Измерение низких давлений

Молекулярные потоки

Осмотическое давление газов

Задача 7 [ Рейф 1.13 ] (рассмотрена на лекции).Стеклянная колба содержит аргон ( Ar ) при комнатной температуре и атмосферном давлении. Она помещается в большую камеру (объем камеры много больше объема колбы), в которой содержится гелий ( He ) при тех же условиях. Колба сделана из стекла, которое пропускает маленькие атомы Не, но не пропускает большие атомы Ar.
а) Опишите происходящий процесс.
б) Что представляет установившееся равновесное состояние системы?
в) Каким станет давление внутри колбы после достижения равновесия?

Задача 8 [ С5.4.2 ]. Во сколько раз изменится давление газа, если q я часть молекул, ударяющихся о стенку, вдруг начнет поглощаться ею?

Задача 9. Закрытый сосуд разделен на две равные части твердой неподвижной полупроницаемой перегородкой. В первую половину сосуда вводится смесь аргона и гелия при давлении Р=1,5×105Па, во второй половине - вакуум. Через перегородку может диффундировать только гелий. После окончания процесса диффузии давление в первой половине оказалось равным Р`=105Па. Определите первоначальное отношение масс аргона и гелия в первой половине. Молярные массы аргона и гелия - mAr=40 г/моль, mHe=4 г/моль. Считайте, что температура во время процесса поддерживается постоянной.

Задача 10 [ С.5.4.6 ]. В сосуде находится газ под давлением Р. В стенке сосуда имеется отверстие площади S, размеры которого малы по сравнению с длиной свободного пробега молекул газа. Определите реактивную силу, испытываемую сосудом при истечении газа в вакуумное пространство.

Рис. 20

Рис. 19

Задача 11. В разреженном газе с молярной массой m движется пластина так, как показано на рис. 17. Оцените, какую силу необходимо прикладывать к пластине, чтобы она двигалась с постоянной скоростью V. Площадь пластины S,давление газа Р, его температура Т. Скорость пластины мала по сравнению с тепловой скоростью молекул. Какое расстояние пролетит пластина до остановки с момента прекращения действия силы, если масса пластины равна М.
Указание. При расчете давления, создаваемого разреженным газом на стенки сосуда, не учитывалось, что стенка сама состоит из молекул, находящихся в тепловом движении. Этот учет для решения некоторых задач оказывается очень важным, например, для объяснения силы трения, возникающей между потоком газа и стенкой, ограничивающей поток. Один из наиболее простых способов учета молекулярного строения преграды, с которой взаимодействует газ, состоит в использовании следующего предположения. После удара о поверхность молекулы имеют среднеквадратичную скорость, соответствующую температуре поверхности. Взаимодействие происходит так, как будто налетающие на поверхность молекулы на мгновение прилипают к ней и только после этого отлетают.

Задача 13 [ С5.4.17 ]. В тепловом манометре давление газа определяется по температуре теплового элемента, на котором в единицу времени выделяется всегда одно и то же количество теплоты. На рис. 20 приведен график зависимости температуры элемента от давления азота.
а) Почему температура теплового элемента зависит от давления окружающего газа?
б) О чем говорит тот факт, что при Р=0 температура нагревательного элемента имеет конечное значение?
в) Как, пользуясь данным графиком, получить аналогичную кривую для водорода? Почему кривая для водорода идет круче? Считайте, что тепло дополнительно отводится через подводящие провода, причем скорость отвода по проводам пропорциональна разности температур нагревательного элемента и окружающей среды.