Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Тема: Молекулярная физика. Термодинамика.
Цель: усвоить основные законы молекулярно-кинетической теории газов научиться применять их при решении задач
Краткие теоретические сведения
Таблица 2.3 – Основные законы и формулы
Примеры решения задач
1.Найти массу атомов: 1) водорода; 2) гелия. 3) молекулы СО2 Дано: 1) водород (Н2) 2) гелия (Не) 3) молекулы СО2 Найти: 1) m0 (Н2) –?, 2) m0 (Не) –?, 3) m0 (СО2) –? Решение Молярная масса газа , где m0 – масса атома, NA – число Авогадро, отсюда . Пользуясь таблицей Менделеева, определим молярные массы вещества , , . Вычислим , , . Ответ: , , 2. Какова средняя кинетическая энергия молекулы газа, если его давление равно 5.104 Па, а в объеме 12 л содержится 6.1024 молекул? Дано: р=5.104 Па V=12 л=12·10-3м3 N=6·1024 Найти: Ek=? Решение: Из основного уравнения молекулярно-кинетической теории где - концентрация. Тогда , , , Дж Ответ: Дж 3 Определите массу газа, объем которого 5 м3, давление 3 атм, а средняя квадратичная скорость молекул 1500 м/с. Дано: V=5 м3, Р=3 атм = 3·105Па, . Найти: m –? Решение Средняя квадратичная скорость молекул , (1) где R – универсальная газовая постоянная, T – термодинамическая температура, μ – молярная масса газа. Возведем к квадрат уравнение (1) получим: . (2) Из уравнение Менделеева – Клапейрона , или (3)
Подставим уравнение (3) в (2) , отсюда , , Ответ: . 3. Газ при температуре t =150С и давлении р= 200 кПа имеет плотность ρ = 0,34 кг/м3. Найти молярную массу μ газа. Дано: t=150С, Т=273+15=288 К, р= 200 кПа=2·105Па, ρ = 0,34 кг/м3. Найти: μ –? Решение Из уравнения Менделеева – Клапейрона , где V – объем газа, R – универсальная газовая постоянная, . Плотность газа , Тогда , отсюда , , . Ответ: 4. Какой объем занимает смесь азота массой 2 кг и гелия массой 1 кг при нормальных условиях. Чему равна молярная масса смеси? Дано: m1 = 2 кг, m2 = 1 кг, Т = 273К, р = 105Па, μ1(N2)=28·10-3кг/моль, μ2(Не) = 4·10-3кг/моль. Найти: V –? μ –? Решение Объем смеси газов , где V1 – объем азота, V2 – объем гелия. Объемы газов найдем из уравнения Менделеева – Клапейрона: , , отсюда , , где R – универсальная газовая постоянная, р – давление газа, Т – термодинамическая температура, тогда , , . Молярная масса смеси μ есть отношение массы смеси m к количеству вещества смеси ν, т.е . Масса смеси равна сумме масс компонентов смеси m=m1+m2. Количество вещества смеси равно сумме количеств вещества компонентов. Подставив в формулу , выражения m=m1+m2 и , получим , , Ответ: , . 5. Внутренняя энергия некоторого количества азота при температуре 20º равна 4·103 Дж. Определить массу газа. Дано: μ2(N2)=24·10-3кг/моль, t = 20ºC, Т = 273+20=293 К U = 4·103 Дж. Найти: m –? Решение Внутренняя энергия газа , где m – масса газа, μ – молярная масса газа, R – универсальная газовая постоянная, T – термодинамическая температура, i – число степеней свободы молекулы, так как азот двухатомный, то i =5, тогда , , Ответ: . 6. Одноатомный газ был нагрет при постоянном давлении р = 90 кПа. В результате его объем увеличился на D V = 2 см2. Найти: 1) совершенную газом работу, 2) приращение внутренней энергии D U газа, 3) количество теплоты Q, сообщенное газу. Дано: р = 90 кПа = 90·103Па, DV = 2 см3 = 2·10-6м3, p=const, i = 3. Найти: А –? DU –? Q –? Решение При изобарном процессе Р = const первый закон термодинамики можно записать в виде: , где А – работа, , р – давление газа, DV – изменение объема газа. , ΔU – изменение внутренней энергии газа, вычисляется по формуле: , где i – показатель степени свободы молекулы, i = 3, так как гелий одноатомный газ, R –универсальная газовая постоянная, μ – молярная масса гелия. Из уравнения Менделеева – Клапейрона , тогда , Количество теплоты . Ответ: , , . 7. Газ расширяясь изобарно при давлении 2.105 Па, совершает работу 200 Дж. Определить первоначальный объем газа, если конечный объем равен 2,5 л. Дано: р=2.105 Па, А = 200 Дж, p=const, V2 = 2,5 л = 2,5·10-3м3. Найти: V1 –? Решение Работа при изобарном процессе вычисляется по формуле: , где р – давление газа, V1 – начальный объем, V2 – конечный объем газа, отсюда , , Ответ: . 8. Какой должна быть температура нагревателя, для того чтобы в принципе стало возможным достижение значения КПД тепловой машины 80%, если температура холодильника 270С? Дано: η=80%, Т2 = 270С. Найти: Т1 –? Решение КПД идеальной тепловой машины: , (1) где Т1 – температура нагревателя, Т2 – температура холодильника. Преобразуем выражение (1) ., , , ,
Т2 = 27+273=300К, . Ответ: . 9. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. Определить к.п.д. цикла, если известно, что за один цикл была произведена работа, равная 3000 Дж, и холодильнику было передано 1,35·104 Дж теплоты. Дано: А = 3000 Дж, Q2 = 1,35·104 Дж. Найти: η –? Решение КПД тепловой машины , (1) где А – совершаемая работа, Q1 – количество теплоты полученное от нагревателя. Работа равна: , где Q2 – количество теплоты, преданное холодильнику, отсюда , тогда , . Ответ: . 10. В процессе работы тепловой машины за некоторое время рабочим телом было получено от нагревателя количество теплоты Q 1 =1,5·106Дж, передано холодильнику Q 2 =-1,2·106Дж. Вычислите КПД машины и сравните его с максимально возможным КПД машины, если температура нагревателя и холодильника соответственно равны 2500С и 300С. Дано: Q1=1,5·106Дж, Q2=-1,2·106Дж, Т1 = 2500С, Т2 = 300С. Найти: η1 –? η2 –? Решение КПД тепловой машины , где Q1 – количество теплоты, полученное от нагревателя, Q2 – количество теплоты, преданное холодильнику, КПД идеальной тепловой машины: , где Т1 – температура нагревателя, Т2 – температура холодильника. Т1 = 250+273=523К, Т2 = 30+273=303К, тогда . Ответ: ,
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2020-03-02; просмотров: 182; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.144.71.142 (0.095 с.) |