10 ноября 12:44

Молекулярная физика

Тип 24 № 19989

В сосуде объемом V=0,02 м3V=0{,}02\ \text{м}^3 с жесткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью S=2⋅10−4 м2S=2\cdot 10^{-4}\ \text{м}^2, заткнутутое пробкой. Пробка выскакивает, если газу передать количество теплоты не менее 15 кДж. Определите максимальную силу трения FF пробки о край отверстия. Газ считайте идеальным.

Тип 24 № 19990

Найдите суммарное количество теплоты Δ Q полученное и отданное одним молем идеального одноатомного газа при его переводе из состояния 1 в состояние 2 при помощи процесса, который изображается на pV-диаграмме прямой линией (см. рис.). Известны следующие параметры начального и конечного состояний газа: V1V_1  =  10 л, V2 V_2  =  41,6 л, p1p_1  =  4,15 ⋅ 1054,15 · 10^5 Па, T2T_2  =  500 К.

Диаграмма p–V: изотермический переход из состояния 1 в состояние 2 с уменьшением давления

Тип 24 № 19991

Тепловой двигатель использует в качестве рабочего вещества 1 моль идеального одноатомного газа. Цикл работы двигателя изображен на pV-диаграмме и состоит из двух адиабат, изохоры, изобары. Зная, что КПД цикла равен 50%\%, определите модуль отношения изменения температуры газа при изобарном процессе ΔТ12ΔТ_{12} к изменению его температуры ΔТ34ΔТ_{34} при изохорном процессе.

Циклический процесс 1–2–3–4 на диаграмме p–V со стрелками направления

Тип 24 № 19992

Один моль идеального одноатомного газа совершает процесс 1–2–3, изображенный на рисунке. В процессе 1–2 температура газа постоянна и равна 300 К. Какое количество теплоты получил газ на участке 2–3?

Иллюстрация к заданию №19992

Тип 24 № 19993

В вертикальном цилиндре, закрытом легким поршнем, находится ацетон (С3Н6О)(С_ 3Н_6 О) при температуре кипения t  =  56 °C. В результате сообщения ацетону некоторого количества теплоты часть его превращается в пар, который при изобарном расширении совершает работу, поднимая поршень. Удельная теплота парообразования ацетона L  =  524 ⋅ 103 Дж/⁠кгL  =  524 · 10^3 Дж/⁠кг, а его молярная масса M  =  58 ⋅ 10−3кг/⁠мольM  =  58 · 10^{−3}кг/⁠моль. Какая часть подводимого к ацетону количества теплоты превращается в работу? Объемом жидкого ацетона и трением между поршнем и цилиндром пренебречь.

Тип 24 № 19994

В тепловом двигателе в качестве рабочего тела используется идеальный газ, а цикл состоит из двух изохор 1–2 и 3–4 и двух адиабат 2–3 и 4–1 (см. рисунок). Известно, что в адиабатических процессах температура газа изменяется в n  =  2 раза (растет в процессе 4–1 и падает в процессе 2–3). Найдите КПД цикла.

Иллюстрация к заданию №19994

Тип 24 № 20116

В комнате размерами 4 × 5 × 3 м, в которой воздух имеет температуру 10 °C и относительную влажность 30%\%, включили увлажнитель воздуха производительностью 0,2 л/⁠ч. Чему станет равна относительная влажность воздуха в комнате через 1,5 ч? Давление насыщенного водяного пара при температуре 10 °C равно 1,23 кПа. Комнату считать герметичным сосудом.

Тип 24 № 21035

С идеальным одноатомным газом проводят циклический процесс, состоящий из двух изохор и двух адиабат. В процессе изохорного охлаждения 1→21 \to 2 давление газа уменьшается в 22 раза, а в процессе изохорного нагревания 3→43 \to 4 давление газа увеличивается в 22 раза. Температура в состоянии 1 равняется T1=280 КT_1 = 280\text{ К}, а в состоянии 3 — T3=650 КT_3 = 650\text{ К}. Определите КПД цикла η\eta. График цикла из двух изохор и двух адиабат в осях p-V

Тип 24 № 21089

В горизонтальной трубке, запаянной с одного конца, помещена ртуть. Столбик ртути отделяет воздух в трубке от атмосферы. Температура воздуха в трубке равна температуре окружающей среды T=300 КT = 300\text{ К}. Трубку расположили вертикально запаянным концом вниз и нагрели на ΔT=60 К\Delta T = 60\text{ К}. При этом объем, занимаемый воздухом, не изменился. Давление атмосферы в лаборатории — 750 мм рт. ст.750\text{ мм рт. ст.} Какова длина столбика ртути?

Тип 24 № 21316

1 моль идеального одноатомного газа сначала изотермически расширили. Затем изохорно нагрели, при этом его давление возросло в 33 раза (см. рисунок). Какое количество теплоты получил газ на участке 2--3, если T1=300 КT_1 = 300\text{ К}?

График процессов в координатах pT

Тип 24 № 21464

Метеорологическая станция массой m=20m = 20 кг удерживается у поверхности Земли силой F=1F = 1 кН. Затем её отпускают, и она поднимается на высоту HH. Температура воздуха у поверхности Земли равна t1=17∘t_1 = 17^\circC, а на высоте HH равна t2=−23∘t_2 = -23^\circC, давление на поверхности Земли равно p0=105p_0 = 10^5 Па, а объём станции у поверхности Земли в 2 раза меньше, чем на высоте HH. Определите давление воздуха p1p_1 на высоте HH.

Тип 24 № 21592

В комнате размерами 6×5×36 \times 5 \times 3 м3^3, в которой воздух имеет температуру 25∘C25^\circ C и влажность 20%, включили увлажнитель воздуха производительностью 0,2 л/ч. Чему станет равна относительная влажность воздуха в комнате через 2 ч? Давление насыщенного водяного пара при температуре 25∘C25^\circ C равно 3,17 кПа. Комнату считать герметичным сосудом.

Тип 24 № 21649

В качестве рабочего тела в тепловой машине используется идеальный одноатомный газ, который совершает циклический процесс, состоящий из изобарного нагревания (1 →\rightarrow 2), изохорного охлаждения (2 →\rightarrow 3) и адиабатного сжатия (3 →\rightarrow 1). Отношение работы A12A_{12}, совершенной газом в изобарном процессе, к работе A31′A'_{31}, совершенной над газом при адиабатном сжатии равно 2. Определите КПД этой тепловой машины.

Цикл 1-2-3 в координатах p-V: изобара 1-2, изохора 2-3, кривая 3-1

Тип 24 № 21673

Со дна озера, имеющего глубину H=25H = 25 м, медленно поднимается пузырёк воздуха. Определите объём пузырька V1V_1 у дна озера, если на расстоянии h=5h = 5 м от поверхности воды пузырёк имел объём V2=7V_2 = 7 мм3^3. Давление воздуха на уровне поверхности воды равно нормальному атмосферному давлению. Силу поверхностного натяжения не учитывать, температуры воды в озере и воздуха в пузырьке считать постоянными.

Тип 24 № 21757

Со дна озера, имеющего глубину H=20H = 20 м, медленно поднимается пузырёк воздуха. Определите объём пузырька V2V_2 на расстоянии h=1h = 1 м от поверхности воды, если у дна озера пузырёк имел объём V1=1,1V_1 = 1,1 мм3^3. Давление воздуха на уровне поверхности воды равно нормальному атмосферному давлению. Силу поверхностного натяжения не учитывать, температуры воды в озере и воздуха в пузырьке считать постоянными.

Тип 24 № 21775

В цилиндре под поршнем находится влажный воздух. При изотермическом уменьшении объёма воздуха в n=5n = 5 раз масса водяного пара уменьшилась в k=3k = 3 раза. Определите первоначальную относительную влажность воздуха в цилиндре.

Тип 24 № 21800

В калориметре находится 1 кг льда при температуре −5∘C-5^{\circ}C. Какую массу воды, имеющей температуру 20∘C20^{\circ}C, нужно добавить в калориметр, чтобы температура его содержимого после установления теплового равновесия оказалась −2∘C-2^{\circ}C? Теплообменом с окружающей средой и теплоёмкостью калориметра пренебречь.

Тип 24 № 22014

Горизонтально закреплённая пробирка со столбиком ртути, длиной 1 см, вращается с угловой скоростью 10 с−110 \text{ с}^{-1}. Во сколько раз нужно увеличить температуру внутри пробирки, чтобы столбик ртути не сдвинулся при увеличении угловой скорости в 4 раза. Начальная температура ртути 0∘С0^\circ\text{С}. Расстояние от оси вращения до центра массы ртути 20 см. Давление снаружи пробирки считать атмосферным. Столбик ртути внутри пробирки