Меню

Азот находится под давлением 100 кпа при температуре 290

Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов

2. Основы молекулярной физики и термодинамики

2. Определите число N атомов в 1 кг водорода и массу одного атома водорода.

3. В закрытом сосуде вместимостью 20 л находятся водород массой 6 г и гелий массой 12 г. Определите: 1) давление; 2) молярную массу газовой смеси в сосуде, если температура смеси Т = 300 К.

4. Определите плотность смеси газов водорода массой m1 = 8 г и кислорода m2 = 64 г при температуре Т = 290 К и при давлении 0,1 МПа. Газы считать идеальными.

5. В баллоне вместимостью 15 л находится азот под давлением 100 кПа при температуре t1 = 27 °С. После того как из баллона выпустили азот массой 14 г, температура газа стала равной t2 = 17 °С. Определите давление азота, оставшегося в баллоне.

6. Баллон вместимостью V = 20 л содержит смесь водорода и азота при температуре 290 К и давлении 1 МПа. Определите массу водорода, если масса смеси равна 150 г.

7. Азот массой 7 г находится под давлением p = 0,1 Мпа и температуре Т1 = 290 К. Вследствие изобарного нагревания азот занял объем V2 = 10 л. Определите: 1) объем газа до расширения, 2) температуру газа после расширения, 2) плотность газа до и после расширения.

8. В сосуде вместимостью 1 л находится кислород массой 1 г. Определите концентрацию молекул кислорода в сосуде.

9. В сосуде вместимостью 5 л при нормальных условиях находится азот. Определите: 1) количество вещества v; 2) массу азота; 3) концентрацию n его молекул в сосуде.

10. Средняя квадратичная скорость некоторого газа при нормальных условиях равна 480 м/с. Сколько молекул содержит 1 г этого газа?

11. В сосуде вместимостью V = 0.3 л при температуре Т = 290 К находится некоторый газ. Насколько понизится давление газа в сосуде, если из него из-за утечки выйдет N = 10 19 молекул.

12. Определите давление, оказываемое газом на стенки сосуда, если его плотность ρ = 0,01 кг/м 3 и средняя квадратичная скорость молекул газа составляет 480 м/с.

13. Определите наиболее вероятную скорость молекул газа, плотность которого при давлении 40 кПа составляет 0,35 кг/м 3 .

14. Определите среднюю кинетическую энергию (ε) поступательного движения молекул газа, заходящегося под давлением 0,1 Па и имеющим концентрацию молекул 10 13 см -3 .

15. Определите: 1) наиболее вероятную vв; 2) среднюю арифметическую v; 3) среднюю квадратичную vкв скорость молекул азота (N2) при 27 °С.

16. При какой температуре средняя квадратичная скорость молекул кислорода больше их наиболее вероятной скорости на 100 м/с?

17. Используя закон распределения молекул идеального газа по скоростям, найдите формулу наиболее вероятной скорости Vв.

18. Используя закон распределения молекул идеального газа по скоростям, найдите закон, выражающий распределение молекул по относительным скоростям u (u = v/vв).

19. Используя закон распределения молекул идеального газа по скоростям, найдите среднюю арифметическую скорость v молекул.

Указание: средняя арифметическая скорость определяется по формуле

20. Используя закон распределения молекул идеального газа по скоростям, найдите среднюю квадратичную скорость (vкв).

Ошибка в тексте? Выдели её мышкой и нажми

Остались рефераты, курсовые, презентации? Поделись с нами — загрузи их здесь!

Источник

2.1 Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов

UptoLike

Решебник Трофимова Т.И. (1999) — Задача 2. 45

Давление разреженного газа в рентгеновской трубке при температуре 17 °С равно 130 мкПа. Можно ли вести разговор о высоком вакууме, если характерный размер l0 (расстояние между катодом и анодом трубки) составляет 50 мм? Эффективный диаметр молекул воздуха примите равным 0,27 нм.

Читайте также:  Что такое компрессионное давление грунта

Решебник Трофимова Т.И. (1999) — Задача 2. 44

Ниже какого давления можно говорить о вакууме между стенками сосуда Дьюара, если расстояние между стенками сосуда равно 8 мм, температура 17 °С, эффективный диаметр молекул воздуха равен 0,27 нм.

Решебник Трофимова Т.И. (1999) — Задача 2. 43

Азот находится под давлением 100 кПа при температуре 290 К. Определите коэффициенты диффузии D и внутреннего трения η. Эффективный диаметр молекул азота принять равным 0,38 нм.

Решебник Трофимова Т.И. (1999) — Задача 2. 42

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

Решебник Трофимова Т.И. (1999) — Задача 2. 41

Определите, во сколько раз отличаются коэффициенты динамической вязкости η углекислого газа и азота, если оба газа находятся при одинаковых температуре и давлении. Эффективные диаметры молекул этих газов равны.

Решебник Трофимова Т.И. (1999) — Задача 2. 40

Определите массу азота, прошедшего в следствии диффузии через площадку 50 см2 за 20 с, если градиент плотности в направлении, перпендикулярном площадке, равен 1 кг/м4. Температура равна 290 К, а средняя длина свободного пробега молекул равна 1 мкм.

Решебник Трофимова Т.И. (1999) — Задача 2. 39

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

Решебник Трофимова Т.И. (1999) — Задача 2. 38

Пространство между двумя параллельными пластинами площадью 150 см2 каждая, находящимися на расстоянии 5 мм друг от друга, заполнено кислородом. Одна пластина поддерживается при температуре 17 °С, другая – при 27 °С.

Решебник Трофимова Т.И. (1999) — Задача 2. 37

Кислород находится при нормальных условиях. Определите коэффициент теплопроводности λ кислорода, если эффективный диаметр его молекул равен 0,36 нм.

Решебник Трофимова Т.И. (1999) — Задача 2. 36

Определите коэффициент теплопроводности λ азота, находящегося в некотором объеме при температуре 280 К. Эффективный диаметр молекул азота равен 0,38 нм.

Источник

Основные формулы и законы

· Средняя длина свободного пробега молекул газа

,

где — средняя арифметическая скорость,

— среднее число столкновений каждой молекулы с остальными за единицу времени,

— эффективный диаметр молекулы,

— число молекул в единице объема.

· Средняя продолжительность свободного пробега

.

· Общее число столкновений всех молекул в единице объема за единицу времени

.

.

· Масса, перенесенная за время при диффузии через площадку , расположенную перпендикулярно направлению, вдоль которого происходит диффузия

,

где — градиент плотности.

· Динамический коэффициент внутреннего трения (вязкости)

,

где — плотность вещества.

· Сила внутреннего трения, действующая на элемент поверхности слоя с площадью dS

,

где — градиент скорости.

,

где — удельная теплоемкость газа в изохорном процессе.

· Количество теплоты, перенесенное через поверхность , перпендикулярную направлению теплового потока за время

,

где — градиент температуры.

Задания

7.1. Определите среднюю длину свободного пробега молекул кислорода, находящегося при температуре 0°С, если среднее число столкновений, испытываемых молекулой в 1с, равно 3,7·10 9 . [115 нм]

Читайте также:  Атмосферное давление для харьковской области

7.2. Вычислите среднюю длину свободного пробега и время между двумя столкновениями молекул кислорода при давлении 1,5·10 -6 мм рт. ст. и температуре 17° С. [50 м; 0,11 с]

7.3. Найдите среднюю длину свободного пробега атомов гелия в условиях, когда плотность гелия равна 2,1 ·10 -2 кг/м 3 . [1,8 мкм]

7.4. Чему равна средняя длина свободного пробега молекул водорода при давлении 10 -3 мм рт. ст. и температуре 50°С? [0,142м]

7.5. При каком давлении средняя длина свободного пробега молекул водорода равна 2,5 см, если температура газа равна 67°С? Диаметр молекулы водорода примите равным 0,28 нм. [0,539 Па]

7.6. Найдите среднюю длину свободного пробега молекул воздуха при нормальных условиях. Диаметр молекул воздуха примите равным 3 ·10 -8 см. [9,43 ·10-8 м]

7.7. Найдите среднее число столкновений в 1с молекул азота при температуре 27°С и давлении 400 мм рт.ст. [2,45 ·10 9 с -1 ]

7.8. Определите среднюю продолжительность свободного пробега молекул водорода при температуре 27°С и давлении 0,5 кПа. Диаметр молекулы водорода примите равным 0,28 нм.

7.9. Сколько столкновений между молекулами происходит за 1с в 1 см 3 водорода, если плотность водорода 8,5 ·10 -2 кг/м 3 и температура 0°С? [1,3·10 29 с -1 ]

7.10. В баллоне, объем которого 2,53 л, содержится углекислый газ. Температура газа 127°С, давление 1,3·10 4 Па. Найдите число молекул в баллоне и число столкновений между молекулами за 1с. Диаметр молекулы углекислого газа примите равным 0,4 нм. [6,0·10 21 ; 2,2·10 30 с -1 ]

7.11. Средняя длина свободного пробега молекул водорода при нормальных условиях составляет 0,1 мкм. Определите среднюю длину их свободного пробега при давлении 0,1 мПа, если температура газа остается постоянной. [100 м]

7.12. Определите плотность воздуха в сосуде, концентрацию его молекул, среднюю длину свободного пробега молекул, если сосуд откачен до давления 0,13 Па. Диаметр молекул воздуха примите равным 0,27нм. Температура воздуха 27°С.

[1,51·10 -6 кг/м 3 ; 3,14·10 19 м -3 ; 0,1 м]

7.13. Определите коэффициент диффузии кислорода при нормальных условиях. Эффективный диаметр молекул кислорода примите равным 0,36 нм. [9,18·10 -6 м 2 /с]

7.14. Определите массу азота, прошедшего вследствие диффузии через площадку 50 см 2 за 20 с, если градиент плотности в направлении, перпендикулярном площадке, равен 1 кг/м 4 . Температура азота 290 К, а средняя длина свободного пробега его молекул равна 1мкм. [15,6 мг]

7.15. Оцените среднюю длину свободного пробега и коэффициент диффузии ионов в водородной плазме. Температура плазмы 10 7 К, число ионов в 1 см 3 плазмы равно 10 15 . При указанной температуре эффективное сечение иона водорода считать равным 4·10 -20 см 2 . [

7.16. Найдите коэффициент диффузии водорода при нормальных условиях, если средняя длина свободного пробега молекул при этих условиях равна 1,6 ·10 -7 м. [0,91·10 -4 м 2 /с]

7.17. Найдите коэффициент диффузии гелия при нормальных условиях. [8,5·10 -5 м 2 /с]

7.18. Определите, во сколько раз отличаются коэффициенты динамической вязкости углекислого газа и азота, если оба газа находятся при одинаковой температуре и одном и том же давлении. Эффективные диаметры молекул этих газов равны. [1,25]

Читайте также:  Котел электролюкс basic x после включения горячей воды сбрасывает давление

7.19. Азот находится под давлением 100 кПа при температуре 290 К. Определите коэффициенты диффузии и внутреннего трения. Эффективный диаметр молекул азота принять равным 0,38 нм. [9,74·10 -6 м 2 /с; 1,13·10 -5 кг/(м·с)]

7.20. При каком давлении отношение коэффициента внутреннего трения некоторого газа к коэффициенту его диффузии равно 0,3 г/л, а средняя квадратичная скорость его молекул равна 632 м/с? [40 кПа]

7.21. Найдите среднюю длину свободного пробега молекул гелия при температуре 273 К и давлении 10 5 Па, если при этих условиях коэффициент внутреннего трения для него равен 1,3·10 4 г/(см·с). [1,84·10 -7 м]

7.22. Коэффициенты диффузии и внутреннего трения при некоторых условиях равны соответственно 1,42 см 2 /с и 8,5·10 -8 Нс/м 2 . Найти число молекул водорода в 1 м 3 при этих условиях. [1,8·10 25 м -3 ]

7.23. Самолет летит со скоростью 360 км/ч. Считая, что слой воздуха у крыла самолета, увлекаемый вследствие вязкости, равен 4 см, найти касательную силу, действующую на каждый квадратный метр поверхности крыла. Диаметр молекулы воздуха принять равным 3·10 -8 см. Температура воздуха 0°С. [0,045 Н]

7.24. Определите коэффициент теплопроводности азота, находящегося в некотором объеме при температуре 7°С. Эффективный диаметр молекул примите равным 0,38 нм. [8,25 мВт/(м · К)]

7.25. Кислород находится при нормальных условиях. Определите коэффициент теплопроводности кислорода, если эффективный диаметр его молекул равен 0,36 нм.[8,49 мВт/(м·К)]

7.26. Коэффициент теплопроводности кислорода при температуре 100°С равен 3,25·10 -2 Вт/(м·К). Вычислите коэффициент вязкости при этой температуре. [5,0·10 -5 кг/(м·с)]

7.27. Пространство между двумя параллельными пластинами площадью 150 см 2 каждая, находящимися на расстоянии 5 мм друг от друга, заполнено кислородом. Одна пластина поддерживается при температуре 17°С, другая – при температуре 27°С. Определите количество теплоты, прошедшее за 5 мин посредством теплопроводности от одной пластины к другой. Кислород находится при нормальных условиях. Эффективный диаметр молекул кислорода считать равным 0,36 нм. [76,4 Дж]

7.28. В сосуде объемом 2 л находится 4·10 22 молекул двухатомного газа. Коэффициент теплопроводности газа равен 0,014 Вт/(м·К). Найти коэффициент диффузии газа при этих условиях. [2·10 -5 м 2 /с]

  1. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. Изд. доп. и перераб. – СПб.: Изд-во «Специальная литература»; Изд-во «Лань», 1999. – 328 с.
  2. Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики для втузов. – 3-е изд.- М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»»; ООО «Издательство «Мир и Образование»», 2003.-384 с.

Содержание

Общие методические указания……………………………………..
1. ЭЛЕМЕНТЫ КИНЕМАТИКИ…………………………………………….
Основные формулы и законы……………………………………….
Задания……………………………………………………………………….
2. ДИНАМИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ И ПОСТУПАТЕЛЬ­НОГО ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА……………………………….
Основные формулы и законы……………………………………….
Задания……………………………………………………………………….
3. ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
Основные формулы и законы……………………………………….
Задания……………………………………………………………………….
4. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ……………………………………….
Основные формулы и законы……………………………………….
Задания……………………………………………………………………….
5. МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА……………………………………………………………………………..
Основные формулы и законы……………………………………….
Задания……………………………………………………………………….
6. ОСНОВЫ РАВНОВЕСНОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ…………………..
Основные формулы и законы……………………………………….
Задания……………………………………………………………………….
7. ОСНОВЫ НЕРАВНОВЕСНОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ. ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА…………………………………………………………………….
Основные формулы и законы……………………………………….
Задания……………………………………………………………………….
Используемая литература…………………………………………….

Составители: С.И. Егорова

Задания для аудиторных практических занятий и самостоятельной работы студентов

Источник

Adblock
detector