Энтропия

1.19. Объясните возрастание энтропии при фазовом переходе «твердое тело – жидкость», исходя из статистического смысла энтропии.

2.19. В результате изобарического нагревания одного моля азота температура увеличилась в 2 раза. Молярную теплоемкость при постоянном давлении для азота считать независимой от температуры и равной 30 Дж/(моль·К). Определите изменение энтропии газа.

Ответ: 20,79 Дж/К.

3.19. Вода массой 100 г, взятая при температуре 273 К, была заморожена в лед до температуры 253 К. Теплоемкость льда равна 1,8 кДж/(кг·К), а удельная теплота плавления - 335 кДж/кг. Найдите изменение энтропии в этом процессе.

Ответ: 136 Дж/К.

4.19. Один моль идеального двухатомного газа совершает цикл, состоящий из двух изохор и двух изобар, причем наибольшее давление в 5 раз больше наименьшего, а наибольший объем в 5 раз больше наименьшего. Определите изменение энтропии газа при изобарическом сжатии.

Ответ: -46,8 Дж/К.

РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ И ЖИДКОСТИ

А. Реальные газы

1.19. Какой процесс возможен при дросселировании водорода? Объясните этот процесс.

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

Ответ: 496 Дж.

3.19. Найти эффективный диаметр молекулы кислорода, если Т _к = 154 К и Р _к = = 50 атм.

Ответ:» 3 Å.

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

1.19. Объясните появление «ленгмюровского частокола» на по­верхности раствора.

2.19. Определить массу капли спирта, вытекающего по каплям из капилляра, если диаметр шейки капли в момент отрыва равен 1мм, а коэффициент поверхностного натяжения спирта s = 0,022 Н/м.

Ответ 7,1 мг

3.19. Две капли воды радиусом r = 1 мм каждая слились в одну каплю. Определить изменение свободной энергии DY в данном процессе. Считать T = const.

Ответ: 378 нДж.

Вариант № 20.

ДАВЛЕНИЕ ГАЗА. ТЕМПЕРАТУРА И СРЕДНЯЯ ЭНЕРГИЯ

ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ.

УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА

1.20. Как связана температура и средняя кинетическая энергия теплового движения атомов и молекул?

2.20. Под каким давлением находится 0,1 кг метана в баллоне объемом 15 л и температуре 27 °С? Какова средняя энергия одной молекулы?

Ответ: 10⁶ Па; 1,24×10^-20 Дж.

3.20. Определить среднее значение полной кинетической энергии молекулы гелия, кислорода и водяного пара при Т = 400 К.

Ответ: 8,28×10^-21 Дж; 13,8×10^-21 Дж; 16,6×10^-21 Дж.

4.20. Сосуд емкостью 10 л содержит азот массой m ₁ = 7 г и водород массой m ₂ = = 1 г при температуре Т = 280 К. Определить давление смеси газов.

Ответ: 175 кПа.