Реальные газы и жидкости

А. Реальные газы

1.18. Что подразумевают под дифференциальным и интеграль­ным эффектом Джоуля – Томсона?

2.18. Найти изменение D U внутренней энергии в результате изо­термического расширения т = 40 г гелия от объема V ₁ = 300 см³ до V ₂ = 600 см³.

Ответ: 560 Дж.

3.18. Найти константу а Ван-дер-Ваальса, если при расширении 0,5 кмоля газа от V ₁ = 1 м³ до V ₁ = 1,2 м³ была совершена работа А = 5800Дж.

Ответ: 1,36×10⁵ Н×м⁴/кмоль².

Б. Поверхностное натяжение. Формула Лапласа. Явления ка­пиллярности и смачивания. Испарение и кипение жидкостей

1.18. Что понимают под терминами «смачивание» и «несмачи­вание». Приведите примеры.

2.18. Трубка имеет диаметр d ₁= 0,2 см. На нижнем конце трубки повисла капля воды, имеющая в момент отрыва вид шара. Найти диаметр d ₂ этой капли.

Ответ: 4,4 мм

3.18. Определить работу А, которую надо совершить, чтобы уве­личить размер мыльного пузыря с d ₁= 6 мм до d ₂ = 60 мм. Счи­тать процесс изотермическим. Поверхностное натяжение мыль­ной воды равно 40 мН/м.

Ответ: 0,9 мДж.

Вариант № 19.

ДАВЛЕНИЕ ГАЗА. ТЕМПЕРАТУРА И СРЕДНЯЯ ЭНЕРГИЯ

ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ.

УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА

1.19. Как найти общее число степеней свободы молекулы? Найдите температуру, при которой «размораживаются» колебательные степени свободы водорода?

2.19. Имеется два сосуда объемом V ₁ = 4 л и V ₂ = 5 л. Какое давление будет иметь газ, если сосуды соединить, выполнив условие Т = const. Давление в первом Р ₁ = 2 атм; во втором – Р ₂ = 1 атм.

Ответ: 1,44×10⁵ Па.

3.19. Теплота диссоциации (энергия, необходимая для расщепления молекул на атомы) водорода Q = 419×106 Дж/Кмоль. При какой температуре Т средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул достаточна для их расщепления.

Ответ: 33600 К.

4.19. В баллоне V = 25 л находится водород при температуре Т = 290 К. Часть водорода израсходовали, при этом давление понизилось на D Р = 0,4×10⁵ Па. Определить массу израсходованного водорода.

Ответ: m = 8,3 г.

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСВЕЛЛА И БОЛЬЦМАНА

1.19. Чем обусловлено существование закономерного распределения молекул газа по скоростям? Каким способом можно изменить вид этого распределения?

2.19. Азот массы m = 15 г находится в закрытом сосуде при температуре Т = = 300 К. Какое количество тепла необходимо сообщить азоту, чтобы средняя квадратичная скорость его молекул возросла в 2 раза.

Ответ: 10 кДж.

3.15. Определить температуру кислорода, при которой функция f (v) будет иметь максимум при скорости v ₂ = 500 м/с.

Ответ: 485 К.

4.19. Как будет изменяться доля молекул гелия, имеющих скорости, лежащие в интервале от < v > до < v > + D v, где D v = 20 м/с, при увеличении температуры с 300 до 600 К?

Ответ: увеличение в 1,74 раза.