Явления переноса

1.3. Объясните почему длина свободного пробега l много меньше диаметра молекулы.

2.3. При помощи ионизационного манометра, установленного на искусственном спутнике Земли, было обнаружено, что на высоте h = 300 м от поверхности Земли концентрация частиц газа в атмосфере n = 10¹⁵ м^-3. Найти среднюю длину свободного пробега l частиц газа на этой высоте. Эффективный диаметр частиц газа d = 0,2×10^-9 м.

Ответ: l = 5,6×10³ м.

3.3. При каком давлении р отношение вязкости некоторого газа к коэффициенту его диффузии h/ D = 0,3 кг/м³, а средняя квадратичная скорость его молекул v _ср = 632 м/с.

Ответ: р = 39,9 кПа.

ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

1.3. В чем основное различие между микроскопическими и макроскопическими характеристиками системы?

2.3. При изобарном сжатии азота (N₂) была совершена работа, равная 12 кДж. Определить подведенное к газу количество теплоты и изменение внутренней энергии газа.

Ответ: 18 кДж; 30 кДж.

3.3. Азот (N₂) массой 200 г нагревают при постоянном давлении от 20 до 100 °С. Найти подведенное к газу количество теплоты, увеличение внутренней энергии газа и совершенную им работу.

Ответ: 16,6 кДж; 11,9 кДж; 4,7 кДж.

4.3. В цилиндре с поршнем находится 2 кг воздуха. Начальная температура газа 293 К, а давление 0,98 МПа. Газ изобарно нагревают до температуры 393 К. Чему при этом равна работа, совершенная газом? Молярная масса воздуха 0,029 кг/моль.

Ответ: 57 кДж.

ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

1.3. Приведите схему работы тепловой машины.

2.3. Найти давление и объем в начале и конце адиабатического расширения цикла Карно, если температуры нагревателя и холодильника равны Т ₁ = 1000 К и Т ₂ = 300 К, давление в начальной точке Р ₂ = 10⁶ Па, показатель адиабаты g = = 1,4.

Ответ: V ₂ = 8,3 м³/кмоль; Р ₃ = 0,15×10⁵ Па; V ₃ = 166,7 м³/кмоль.

3.3. Определить мощность паровой машины, если давление пара в котле Р ₁ = = 1,5 МПа, объем изобарного расширения V ₁ = 10 л, объем V ₀ = 1 л, температуры котла и холодильника t ₁ = 200 °С и t ₂ = 50 °С соответственно. Машина делает 5 циклов в секунду, показатель адиабаты g = 1,3.

Ответ: 130 кВт.

4.3. Найти число степеней свободы i газа, используемого в тепловой машине, работающей по циклу, состоящему из двух изотерм (Т ₁ = 50 К; Т ₂ = 300 К) и двух изобар (Р ₁ = 3 Р ₂). КПД цикла h = 0,21.

Ответ: i = 3.