2.155. В сосуде объемом V = 2 л находится N = 4×1022 молекул двухатомного газа. Коэффициент теплопроводности газа l = 0,013 Вт/(м×К). Найти коэффициент диффузии D газа при этих условиях.
2.156. Коэффициент диффузии углекислого газа при нормальных условиях
D = 10 мм2/с. Определить коэффициент внутреннего трения h углекислого газа при этих условиях.
2.157. Найти коэффициент теплопроводности l воздуха при температуре t =10 °С. Диаметр d молекулы воздуха принять равным 3 × 10-8 см.
2.158. Углекислый газ и кислород находятся при одинаковых температуре и давлении. Определить для этих газов отношение: 1) коэффициентов диффузии; 2) коэффициентов внутреннего трения; 3) коэффициентов теплопроводности. Диаметры молекул этих газов считать одинаковыми.
2.159. Коэффициент теплопроводности гелия в 8,7 раза больше, чем у аргона (при нормальных условиях). Вычислить отношение эффективных диаметров атомов аргона и гелия.
2.160. Пространство между двумя большими параллельными пластинами, расстояние d между которыми равно 6 мм, заполнено гелием. Температура T1 одной пластины поддерживается равной 295 К, другой T2 =315 К. Вычислить плотность теплового потока |q|. Расчеты выполнить для двух случаев, когда давление p гелия равно: 1) 0,1 Мпа; 2) 1,5 Мпа.
2.161. Разность удельных теплоемкостей сp – сv некоторого двухатомного газа равна 260 Дж/(кг×К). Определить молярную массу m газа и его удельные теплоемкости сp и сv.
2.162. Найти удельные теплоемкости сp и сv смеси газов, содержащей кислород массой m1 = 15 г и азот массой m2 = 25 г.
2.163. Чему равны удельные теплоемкости cp и cv некоторого двухатомного газа, если плотность r этого газа при нормальных условиях равна 1,43 кг/м3?
2.164. Найти показатель адиабаты g для смеси газов, содержащей гелий массой m1 = 14 г и водород – массой m2 = 6 г.
2.165. Определить для азота отношение удельной теплоемкости при постоянном давлении cp к удельной теплоемкости при постоянном объеме cv.
2.166. Вычислить удельную теплоемкость при постоянном давлении cp следующих газов: хлористого водорода; неона; окиси азота; окиси углерода; паров ртути.
2.167. Для некоторого двухатомного газа удельная теплоемкость при постоянном давлении сp = 1,4×103Дж/(кг×К). Чему равна масса одного моля этого газа?
2.168. Найти показатель адиабаты g смеси водорода и аргона, если массовые доли обоих газов в смеси одинаковы и равны w1 = w2 = 0,5.
2.169. Смесь газов состоит из неона и азота, взятых при одинаковых условиях и одинаковых объемах. Определить показатель адиабаты g этой смеси.
2.170. Вычислить удельные теплоемкости при постоянном давлении сp и постоянном объеме сv неона и водорода, принимая эти газы за идеальные.
2.171. Вычислить удельные теплоемкости при постоянном объеме сv и при постоянном давлении сp смеси неона и водорода, если массовые доли неона и водорода составляют соответственно w1 = 80 и w2 = 20 %.
2.172. Газовая смесь состоит из азота массой m1 = 5 кг и водяного пара массой m2 = 2 кг. Принимая эти газы за идеальные, определить удельные теплоемкости сp и сv газовой смеси.
2.173.Трехатомный газ под давлением р = 240 кПа и температуре t = 20 °С занимает объем V = 10 л. Найти молярную теплоемкость газа Сv при постоянном объеме.
2.174. Вычислить удельные теплоемкости газа cp и cv, зная, что его молярная масса m = 4×10-3 кг/моль и отношение молярных теплоемкостей Сp / Сv = 1,67.
2.175. Одноатомный газ при нормальных условиях занимает объем V = 5 л. Вычислить молярную теплоемкость Сv этого газа при постоянном объеме.
2.176. Отношение удельных теплоемкостей ср и сv смеси нескольких киломолей азота и n2 = 6 киломолей аммиака равно 1,33. Определить число n1 киломолей азота в смеси.
2.177. Вычислить удельные теплоемкости сp и сv газов: 1) аргона; 2) гелия; 3) водорода; 4) углекислого газа.
2.178. Найти показатель адиабаты g газовой смеси, состоящей из n1 = 3 моля кислорода и n2 = 4 моля углекислого газа. Газы считать идеальными.
2.179. Степень диссоциации a газообразного водорода равна 0,7. Вычислить удельные теплоемкости такого частично диссоциированного водорода при постоянном давлении сp и постоянном объеме сv
2.180. Определить показатель адиабаты g частично диссоциированного азота, степень диссоциации которого равна 0,3.
2.181. Азот массой m = 6 кг, нагретый на Т = 160 К, сохранил неизменным объем V. Найти количество теплоты Q, сообщенное газу; изменение внутренней энергии DU и совершенную газом работу А.
2.182. Азот нагревался при постоянном давлении, причем ему было сообщено количество теплоты Q = 23 кДж. Определить работу А, которую совершил при этом газ, и изменение DU его внутренней энергии.
2.183. Объем V водорода при изотермическом расширении при температуре Т = 350 К увеличился в 4 раза. Определить работу А, совершенную газом, и теплоту Q, полученную газом при этом процессе. Масса m водорода равна 250 г.
2.184. При адиабатическом сжатии кислорода массой m = 1,1 кг совершена работа А = 120 кДж. Определить конечную температуру Т2 газа. если до сжатия кислород находился при температуре T1 = 310 К.
2.185. На нагревание кислорода массой m = 160 г на t = 12 °С было затрачено количество теплоты Q = 1,76 кДж. Как протекал процесс: при постоянном объеме или постоянном давлении?
2.186. При изотермическом расширении азота, содержащего количество вещества n = 1 моль и имевшего температуру Т = 310 К, газу было передано количество теплоты Q = 3 кДж. Во сколько раз увеличился объем газа?
2.187. При адиабатическом сжатии кислорода массой m = 25 г его внутренняя энергия увеличилась на DU = 9 кДж. Температура при этом повысилась до Т2 = 980 К. Найти повышение температуры DТ и конечное давление газа р2, если начальное давление р1 = 210 кПа.
2.188. Определить количество теплоты Q, которое надо сообщить кислороду объемом V = 55 л при его изохорном нагревании, чтобы давление газа повысилось на Dр = 0,6 МПа.
2.189. Водяной пар расширяется при постоянном давлении. Определить работу А расширения, если пару передано количество теплоты Q = 5 кДж.
2.190. Кислород в количестве n = 1 кмоль, находящийся при нормальных условиях, расширяется адиабатически от объема V1 до объема V2 = 6V1. Найти изменение внутренней энергии газа DU и работу A, совершенную им при расширении.
2.191. Какое количество теплоты Q выделится , если азот массой m = 15 г, взятый при температуре Т = 290 К под давлением р1 = 0,2 МПа, изотермически сжать до давления р2 = 2 МПа?
2.192. Закрытый баллон вместимостью V = 0,9 м3 заполнен азотом под давлением р1 = 2,4×103 Па при температуре Т1 = 298 К. Газу сообщили Q = 4,7×103 кДж тепла. Определить температуру Т2 и давление р2 газов в конце процесса.
2.193. Азот массой m = 220 г нагревают при постоянном давлении от температуры t1= 25 °С до t2 = 270 °С. Какое количество теплоты Q поглощается при этом? Каков прирост внутренней энергии DU газа? Какая работа A совершается газом?
2.194. Водород занимает объем V1 = 12 м3 при давлении р1 = 0,2 МПа. Газ нагрели при постоянном объеме до давления р2 = 0,5 МПа. Определить изменение внутренней энергии DU газа, работу А, совершенную газом, и количество теплоты Q, сообщенное газу.
2.195. Водород массой m = 13 г нагрели на DТ = 220 К, причем газу было передано количество теплоты Q = 48 кДж. Найти изменение внутренней энергии DU водорода и совершенную им работу А.
2.196. Двухатомный газ, находящийся при температуре t1 = 22 °С, изотермически сжимают так, что его объем V1 уменьшается в 3 раза. Затем газ расширяют адиабатически до начального давления p1. Найти температуру Т2 в конце адиабатического расширения.
2.197. Вычислить молярную массу m газа, если при нагревании m = 500г на Dt1= 10 °С изобарически требуется на DQ= 1,48 кДж тепла больше, чем при изохорическом нагревании.
2.198. Водород при нормальных условиях имел объем V1 = 110 м3. Найти изменение DU внутренней энергии при его адиабатическом расширении до V2 = 160 м3.
2.199. Углекислый газ, находившийся под давлением р1 = 110 кПа при температуре Т1 = 295 К, был адиабатически сжат до давления р2 = 230 кПа. Какова температура Т2 газа после сжатия?
2.200. При некотором политропическом процессе давление и объем определенной массы кислорода меняются от р1 =0,4 Мпа и V1 = 1 л до р2 =0,1 Мпа и V2 = 2 л. Температура в начале процесса Т1 = 500 К. Определить: 1) какое количество тепла получил кислород от окружающей среды; 2) как и насколько изменилась внутренняя энергия газа.
2.201. Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, получает за каждый цикл от нагревателя теплоту Q1 = 620 кДж. Температура нагревателя Т1 = 410 К, температура холодильника Т2 = 305 К. Найти работу А, совершаемую машиной за один цикл, и количество тепла Q2, отдаваемого холодильнику.
2.202. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. Определить КПД цикла, если известно, что за один цикл была произведена работа А, равная 300 Дж, и холодильнику было передано Q2 = 130 Дж теплоты.