И эффективного диаметра молекул воздуха

Контрольные вопросы и задания

1.Что понимают под эффективным диаметром молекулы?

2.Какую величину называют средней длиной свободного пробега?

3.Записать уравнение, связывающее коэффициент внутреннего трения и длину свободного пробега. Выразить из него длину свободного пробега и объяснить от каких величин она зависит.

4.Какой физический смысл имеет число Лошмидта?

5.Как рассчитывается в данной работе разность давлений на концах капилляра?

Тесты

1.Как изменяются при изотермическом расширении газа: а)средняя кинетическая энергия молекул; б) средняя дли свободного пробега молекул?

Варианты ответа: 1) а – увеличивается, б – увеличивается;

2) а – уменьшается, б – уменьшается;

3) а – увеличивается, б – уменьшается;

4) а – уменьшается, б – увеличивается.

2.Как изменяется средняя длина свободного пробега молекул газа: а) при изобарном нагревании; б) при изотермическом увеличении давления?

Варианты ответа: 1) а – увеличивается, б – увеличивается;

2) а – уменьшается, б – уменьшается;

3) а – увеличивается, б – уменьшается;

4) а – уменьшается, б – увеличивается.

3. Газ находится в закрытом сосуде. Зависят ли от средней скорости теплового движения молекул газа: а) среднее число столкновений молекулы в 1 с; б) средняя длина свободного пробега молекул?

Варианты ответа: 1) а – да, б – да;
2) а – нет, б – нет; 3) а – да, б – нет;
4) а – нет, б – да.

4.Число ударов молекул в 1с о стенку сосуда изменяется с температурой при изобарном процессе по закону z ~ T ^b. Найти значение b.

Варианты ответа: 1) 1; 2) 1/2; 3) -1/2;

4) 2; 5) -2;

6) нет правильного ответа.

5.Газ нагревается изобарно. Определить зависимость средней длины свободного пробега молекул от температуры (рис. 3.11), если учесть, что эффективное сечение молекул уменьшается с повышением температуры.

Лабораторная работа

Определение коэффициента теплопроводности

Твердых тел

Контрольные вопросы

1.Объясните механизм переноса тепла (теплопроводности).

2.Запишите и объясните закон Фурье.

3.Каков физический смысл коэффициента теплопроводности?

4.В каких единицах измеряется коэффициент теплопроводности?

Тесты

1.Определить зависимость от температуры коэффициента теплопроводности l газа при изобарном процессе. Эффективное сечение молекул считать постоянным.

Варианты ответа: 1) l ~ T; 2) l ~ ; 3) l ~ ; 4) l не зависит от Т.

2.Средняя квадратичная скорость молекул водорода больше их наиболее вероятной скорости на ∆v = 400 м/с. Определить температуру газа.

Варианты ответа: 1) 381 К; 2) 3810 К; 3) 467 К;

4) нет верного ответа.

3.Температура одной из компонент смеси газов линейно возрастает в направлении оси Ох. Как изменяется плотность потока энергии в этом направлении?

Варианты ответа: 1) увеличивается;

2)уменьшается; 3) не изменяется.

4.Молекулы азота N₂ (коэффициент диффузии – D₁, молярная масса – μ₁, теплоемкость – С_V1) диссоциированы на атомы (D₂, μ₂, С_V2 ). Определить отношение коэффициентов теплопроводностей k₂/ k₁.

Варианты ответа: 1) ; 2) ;

3) ; 4) ; 5)
6) нет верного ответа.

5.На рис. 3.12 дан график изменения температуры в однородном газе. Сравнить плотности потоков энергии в точках с координатами х₁ и х₂.

Варианты ответа: 1) q₁ = q₂; 2) q₁ < q₂; 3) q₁ > q₂;

Лабораторная работа 9,10

Определение отношения теплоемкостей газов

Контрольные вопросы

1.Сформулируйте первое начало термодинамики.

2.Как определяется внутренняя энергия системы? Запишите выражение для внутренней энергии идеального газа.

3.Что такое число степеней свободы? Как определяется это число для одно-, двух- и трехатомных молекул?

4.Что называется удельной и молярной теплоёмкостями?

5.Какие физические величины обозначаются знаками С_Р и С_V? Каким уравнением описывается связь между ними? Какие законы используются при выводе этого уравнения?

6.Какой процесс называется изотермическим? Изобарическим? Изохорическим? Адиабатическим? Запишите уравнения состояния для этих процессов.

7.Запишите первое начало термодинамики для всех изопроцессов и для адиабатического процесса.

Тесты

Вариант1

1.
Какие графики на рис. 3.13 соответствуют изотермическому процессу?

2.Для какого процесса первый закон термодинамики имеет вид
U₂ - U₁ = - А ?

Варианты ответа: 1) изотермического; 2) изобарического;

3) изохорического; 4) адиабатического.

3.Идеальному газу сообщили 10 Дж тепла при постоянной температуре, работа газа…

1) 5 Дж; 2) 7,5 Дж; 3) 2,5 Дж; 4) 10 Дж; 5) нет верного ответа.

4.Определить число степеней свободы для молекул Н₂О. Считать, что имеют место все виды движений.

Варианты ответа: 1) i = 3; 2) i = 5; 3) i = 6; 4) i = 10; 5) i = 12;

6) нет верного ответа.

5.На сколько градусов нагрелась бы вода при падении с высоты 15 м, если бы вся ее потенциальная энергия превратилась в теплоту? Удельная теплоемкость воды с = 4,19×10³ Дж/(кг×К).

Варианты ответа: 1) 0,035°; 2) 27°; 3) 3,5°; 4) 1,2°;

5) нет верного ответа

6.Определить молярную теплоемкость при постоянном объеме С_V и удельную теплоемкость при постоянном давлении с_р для азота N₂. Считать, что имеют место все виды движений.

Варианты ответа: 1) C_V = 29,1 Дж/(моль×К), с_р = 1335,5 Дж/(кг×К);

2) C_V = 24,9 Дж/(моль×К), с_р = 667,8 Дж/(кг×К);

3) C_V = 20,8 Дж/(моль×К), с_р = 1038,7 Дж/(кг×К);

4) нет верного ответа.

7. С₁ – молярная теплоемкость гелия в процессе 1®2 (рис. 3.14), С₂ – молярная теплоемкость в процессе 1®3. Определить отношение С₁/С₂.

Варианты ответа: 1) 3/5; 2) 1/2; 3) 2/5; 4) 2/3; 5) Нет верного ответа.

8.Определить работу, совершенную газом при переходе из состояния 1 в состояние 2 (рис. 3.15) .

Варианты ответа: 1) 400 Дж; 2) 900 Дж; 3) 300 Дж; 4) 600 Дж;

5) нет верного ответа.

9.Тепловая машина работает по циклу Карно. Если температуру нагревателя увеличить, то КПД цикла…

Варианты ответа: 1) увеличится; 2) уменьшится; 3) не изменится.

10.Сравнить к.п.д. циклов 1 и 2, изображенных на рис. 3.16.

Вариант 2

1.
Какие графики на рис. 3.17 соответствуют изохорическому процессу?

2.Для какого процесса первый закон термодинамики имеет вид

Q = А ?

Варианты ответа: 1) изотермического; 2) изобарического;

3) изохорического; 4) адиабатического.

3.Если ΔU – изменение внутренней энергии идеального газа, А – работа газа, Q – теплота, то для адиабатического расширения газа справедливы соотношения…

Варианты ответа: 1) Q = 0; 2) Q > 0; 3) Q < 0;

4) А = 0; 5) А > 0; 6) А < 0;

7) DU = 0; 8) ΔU > 0; 9) ΔU < 0.

4.Определить число степеней свободы для молекул О₂. Считать, что имеют место все виды движений.

Варианты ответа: 1) i = 7; 2) i = 5; 3) i = 6; 4) i = 8; 5) i = 10;

6) нет верного ответа.

5.Какому процессу в идеальном газе соответствует график, изображенный на рис. 3.18?

Варианты ответа:

1) изотермическому; 2) изобарическому;

3) изохорическому; 3) адиабатическому.

6.Определить молярную теплоемкость при постоянном давлении С_р и удельную теплоемкость при постоянном объеме с_V для гелия . Считать, что имеют место все виды движений.

Варианты ответа: 1) C_р = 20,8 Дж/(моль×К), с_V = 3116,3 Дж/(кг×К);

2) C_р = 12,5 Дж/(моль×К), с_V = 1558,1 Дж/(кг×К);

3) C_р = 20,8 Дж/(моль×К), с_V = 6232,5 Дж/(кг×К);

4) нет верного ответа.

7.Жидкость, теплоемкость которой равна С₁, а температура Т₁ смешали с жидкостью теплоемкостью С₂, имеющей температуру Т₂. Массы жидкостей одинаковы. Определить температуру смеси.

Варианты ответа: 1) (С₁ Т₁ + С₂ Т₂)/(С₁ + С₂);

2) (С₁ Т₁ - С₂ Т₂)/(С₁ + С₂); 3) (С₁ Т₂ - С₂ Т₁)/(С₁ - С₂);

4) (С₁ Т₂ + С₂ Т₁)/(С₁ + С₂); 5) (С₁ Т₁ - С₂ Т₂)/(С₁ - С₂).

8.Сравнить работы газа в процессах АВС и АДС, представленных графиками на рис. 3.19.

Варианты ответа: 1) А_АВС > A_АДС ; 2) А_АВС < A_АДС;

3) А_АВС = A_АДС

9.Зависит ли КПД цикла Карно: а) от положения изотерм; б) от положения адиабат; в) от вида рабочего вещества?

10.На каких стадиях процесса, график которого изображен на рис. 3.20, газ поглощает теплоту ?

Варианты ответа:

1) I; 2) II; 3) III; 4) I, II; 5) II, III; 6) I, III; 7) I, II, III.

Лабораторная работа 11