Вопросы для подготовки к семинару

ЗАНЯТИЕ 8 Реальные газы. Явления переноса в газах.

Задачи для самостоятельного решения.

1. Определите удельную изохорную теплоемкость сероводорода H₂S.

2. Определите удельную изобарную теплоемкость диоксида азота NO₂ .

3. Углекислый газ CO₂ массой 44 г находится при температуре 300 К. Определите внутреннюю энергию молекул газа, считая газ идеальным.

4. Кислород массой 1 кг находится при температуре 320 К. Определите: 1) внутреннюю энергию молекул кислорода; 2) среднюю кинетическую энергию вращательного движения молекул кислорода. Газ считайте идеальным.

5. Кислород массой 32 г находится в закрытом сосуде под давлением 0,1 МПа при температуре 17 ⁰С. После нагревания давление в сосуде повысилось в 4 раза. Определите: 10 объем сосуда; 2) температуру, до которой нагрели газ; 3) количество теплоты, сообщенное газу.

6. Некоторый газ массой 1 кг находится при температуре 300 К и давлении 0,5 МПа. В результате изотермического сжатия давление газа увеличилось в два раза. Работа, затраченная на сжатие равна –432 кДж. Определите: 1) какой это газ; 2) первоначальный удельный объем газа.

7. У тепловой машины, работающей по циклу Карно, температура нагревателя в 1,6 раза больше температуры холодильника. За один цикл машина производит работу 12 кДж. Найдите работу которая затрачивается в ходе цикла на изотермическое сжатие рабочего вещества.

8. Определите в каком случае КПД цикла Карно повысится больше: при увеличении температуры нагревателя на ΔТ или при уменьшении температуры холодильника на такую же величину.

9. Водород совершает цикл Карно. Найдите КПД цикла, если при адиабатном расширении объем газа увеличивается в 2 раза.

10. Водород совершает цикл Карно. Найдите КПД цикла, если при адиабатном расширении давление газа уменьшается в 2 раза.

Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Внутренняя энергия реального газа.

Средняя длина свободного пробега молекул. Эффективный диаметр молекулы. Явления переноса: теплопроводность, диффузия, внутреннее трение.

ЗАДАЧА 1

Углекислый газ массой 2,2 кг находится при температуре 290 К в сосуде вместимостью 30 л. Определите давление и внутреннюю энергию газа, если: 1) газ реальный; 2) газ идеальный. Поправки

а и b примите равными соответственно 0,361 Н ·м⁴/моль² и

4,28 ·10^-5 м³/моль.

ЗАДАЧА 2

Кислород ( = 10 моль) находится в сосуде объемом 5 л. Определите: 1) внутреннее давление газа; 2) собственный объем молекул. Поправки а и b примите равными соответственно

0,136 Н·м⁴/моль² и 3,17·10^-5 м³/моль.

ЗАДАЧА 3

Кислород массой 32 г расширяется от объема 5 л до объема 10 л. Определите работу межмолекулярных сил притяжения при этом расширении. Поправку а примите равной 0,136 Н·м⁴/моль².

ЗАДАЧА 4

Азот ( = 2 моль) адиабатно расширяется в вакуум. Температура газа при этом уменьшается на 1 К. Определите работу, совершаемую газом против межмолекулярных сил притяжения.

ЗАДАЧА 5

Кислород ( = 1 моль) (реальный газ), занимавший при температуре 400 К объем 1 л, расширяется изотермически до объема

2 л. Определите: 1) работу при расширении; 2) изменение внутренней энергии газа. Поправки а и b примите равными соответственно

0,136 Н·м⁴/моль² и 3,17·10^-5 м³/моль.

ЗАДАЧА 6

Найдите среднюю длину свободного пробега молекул кислорода, находящегося при температуре 0⁰С, если среднее число столкновений, испытываемых молекулой в 1 с, равно 3,7 10⁹.

ЗАДАЧА 7

Определите коэффициент теплопроводности азота, температура которого 280 К. Эффективный диаметр молекул азота примите равным 0,38 нм.

ЗАДАЧА 8

Найдите коэффициент диффузии кислорода при нормальных условиях. Эффективный диаметр молекул кислорода примите равным 0,36 нм.

ЗАДАЧА 9

Определите коэффициент теплопроводности азота, если коэффициент динамической вязкости для него при тех же условиях равен 10 мкПа•с.

Дата добавления: 2014-11-25