ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 1090
Скачиваний: 24
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, таким образом,
(8.4)
Подставляем численные значения физических величин, получаем следующую оценку теплопотерь через окно
Дж
Ответ: за час через данное окно при данной разности температур потери тепла составят 24.6 кДж.
***
8.1. Найти среднюю длину свободного пробега молекул углекислого газа при температуре 373 К и давлении 125 кПа. Диаметр молекул 0.32 нм. Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
8.2. На высоте 300 км от поверхности Земли концентрация частиц газа в атмосфере 1015 м-3. Найти среднюю длину свободного пробега частиц газа на этой высоте. Диаметр частиц 0.2 нм. Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
8.3. Найти среднюю длину свободного пробега молекул воздуха при нормальных условиях. Диаметр молекул воздуха 0.3 нм. Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
8.4. В межзвездном пространстве содержится одна молекула в объеме 15 см3. Какова средняя длина свободного пробега молекул, если предположить, что это молекулы водорода? Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
8.5. Найти среднюю длину свободного пробега молекул азота при давлении 0.1 атм и температуре 290 К. Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
8.6. Найти коэффициент диффузии водорода при нормальных условиях, если средняя длина свободного пробега 0.16 мкм. Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
8.7. Найти коэффициент диффузии гелия при нормальных условиях. Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
8.8. При каком давлении отношение вязкости некоторого газа к коэффициенту его диффузии 0.3 кг/м3, а средняя квадратическая скорость его молекул 632 м/с? Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
8.9. Построить график зависимости вязкости азота от температуры в интервале от 100 до 600 К.
8.10. Герметично закрытую емкость из жаропрочного сплава заполнили аргоном при температуре
К и атмосферном давлении. Затем емкость нагрели до 
К. Во сколько раз при этом изменилась средняя длина свободного пробега атомов аргона в емкости, если коэффициент динамической вязкости при 
равен 
кг/(м·с), а при температуре
кг/(м·с)? Привести рисунок и указать параметры.
89.11. Для расчета отопительной системы рассчитывают потерю теплоты через 1 м2 поверхности стен здания в течение суток. Толщина кирпичной стены равна 40 см, температура стены внутри и снаружи здания соответственно равна 18оС и -20оС. Определите потери энергии через 1 м2 поверхности кирпичной стены. Какой толщины должна быть деревянная стена, чтобы потеря теплоты была такой же? Какой толщины должна быть стена, изготовленная из сэндвич-панели, чтобы потеря теплоты была такой же? Коэффициент теплопроводности кирпичной стены 0.84 Вт/(м·К), а коэффициент теплопроводности деревянной стены 0.175 Вт/(м·К), наполнитель сэндвич-панели - минеральная вата -
Вт/(м∙К). Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
8.12. Между пластинами, находящимися на расстоянии 1 мм друг от друга, находится воздух и поддерживается разность температур в один градус. Площадь каждой пластины 0.01 м2. Какое количество теплоты передается за счет теплопроводности от одной пластине другой за 10 минут? Считать, что воздух находится при нормальных условиях. Диаметр молекулы воздуха 0.3 нм. Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
8.13. Стальной стержень длиной 20 см и площадью поперечного сечения 3 см2 нагревается с одного конца до температуры 573 К, а другим концом упирается в лед. Предполагая, что передача тепла происходит исключительно вдоль стержня (без потерь через стенки), подсчитать массу льда, растаявшего за 10 минут. Теплопроводность стали 66.9 Вт/(м·К). Температура льда 00 С. Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
9. Первое начало термодинамики
9.1. В цилиндре, изготовленном из плохо проводящего тепло материала, имеется подвижный поршень. Внутри цилиндра находится азот объемом 2 литра. На поршне лежит груз массой 10 кг. Если убрать груз, то газ расширится и поршень поднимется вверх. Найти работу расширения газа. Площадь поперечного сечения 10 см2. Постройте график зависимости давления газа от объема.
9.2. Два моля идеального газа при температуре 300 К изохорически охладили, вследствие чего его давление уменьшилось в 2 раза. Затем газ изобарически расширили так, что в конечном состоянии его температура стала равной первоначальной. Найти количество тепла, поглощенного газом в данном процессе. Постройте график зависимости давления газа от объема.
9.3. Три моля идеального газа, находившегося при температуре 273 К, изотермически расширили в 5 раз и затем изохорически нагрели так, что в конечном состоянии его давление стало равным первоначальному. За весь процесс газу сообщили количество тепла равное 80 кДж. Найти показатель адиабаты для этого газа. Постройте график зависимости давления газа от объема.
9.4. В комнате размером 90 м3 воздух сменяется полностью через два часа. Какое количество теплоты требуется для обогревания воздуха в комнате за сутки, если температура воздуха в комнате должна быть 180 С, а наружный воздух имеет температуру –50 С? Принять, что средняя плотность воздуха 1.25 кг/м3 . Считать воздух идеальным газом. Постройте графики процессов.
9.5. Некоторую массу азота сжали в 5 раз (по объему) один раз адиабатически, другой раз изотермически. Начальное состояние газа в обоих случаях одинаково. Найти отношение соответствующих работ, затраченных на сжатие. Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры и график зависимости давления газа от объема..
9.6. В закрытом сосуде 100 г азота и 200 г кислорода. Найти изменение внутренней энергии этой смеси газов при охлаждении ее на 25 К. Постройте график процесса.
9.7. При изобарическом расширении азота была совершена работа 200 Дж. Какое количество теплоты было сообщено газу? Постройте график процесса.
9.8. Один моль двухатомного идеального газа совершает процесс от начального состояния, при котором температура и объем соответственно равны 300 К и 20 л, к конечному, в котором температура и объем равны 315 К и 22.5 л. Процесс изображается на P - V диаграмме прямой линией. Найти совершенную системой работу и поглощенную теплоту. Постройте график процесса.
9.9. Один килограмм воздуха при 293 К и давлении 105 Па сжимается, причем получается окончательное давление 106 Па. Определить работу, которая производится при сжатии воздуха, если: а) сжатие идет при постоянной температуре, б) сжатие происходит адиабатно. Постройте графики процессов.
9.10. Восемь граммов кислорода при температуре 300 К занимают объем 0.41 л. Вычислить работу газа в следующих случаях: а) газ адиабатно расширяется до 4.1 л, б) газ изотермически расширяется до объема 4.1 л, а затем охлаждается до той же температуры, которая получилась по окончании адиабатного расширения. Чем объясняется разница в величине этих работ? Постройте графики процессов.
10. Второе начало термодинамики, тепловые машины. Энтропия
10.1. Некоторая масса водорода совершает цикл Карно. Найти коэффициент полезного действия цикла, если при адиабатическом расширении: а) объем газа увеличился в два раза; б) давление уменьшилось в 2 раза. Постройте график цикла Карно, необходимые данные:
л, 
атм.
10.2. Один моль одноатомного идеального газа совершает в тепловой машине цикл Карно между тепловыми резервуарами с температурами 400 К и 300 К. Наименьший объем газа в ходе цикла 5 л, наибольший объем 20 л. Какую работу совершает эта машина за один цикл? Сколько тепла берет она от высокотемпературного резервуара за один цикл? Сколько тепла поступает за цикл в низкотемпературный резервуар? Постройте график цикла Карно.
10.3. Найти кпд цикла тепловой машины, состоящей из двух изохор и двух адиабат, если рабочим телом является воздух. Минимальный объем 10 литров, максимальный объем газа 15 литров. Постройте график цикла тепловой машины.
10.4. Двухатомный газ совершает цикл Карно. Определить кпд цикла, если известно, что на каждый моль этого газа при его адиабатическом сжатии затрачивается работа 2 кДж. Температура нагревателя 400 К. Постройте график цикла Карно. Недостающие и непротиворечивые данные возьмите из условия задачи 10.1.
10.5. Наименьший объем газа, совершающего цикл Карно, 12 дм3. Определить наибольший объем, если объем газа в конце изотермического расширения 60 дм3, в конце изотермического сжатия 19 дм3. Постройте график цикла Карно. Недостающие и непротиворечивые данные возьмите из условия задачи 10.1.
10.6. Цикл Карно совершается одним киломолем азота. Температура нагревателя 4000 С, холодильника 3000 С. Известно также, что отношения максимального объема к минимальному за цикл равно 10. Определить кпд цикла, количество теплоты, полученной от нагревателя и отданной холодильнику, а также работу за один цикл машины. Постройте график цикла Карно. Недостающие и непротиворечивые данные возьмите из условия задачи 10.1.
10.7. Смешиваются 5 л и 3 л разнородных, химически не реагирующих друг с другом газов, имеющих одинаковую температуру 300 К и давление 10
(8.4)Подставляем численные значения физических величин, получаем следующую оценку теплопотерь через окно
ДжОтвет: за час через данное окно при данной разности температур потери тепла составят 24.6 кДж.
***
8.1. Найти среднюю длину свободного пробега молекул углекислого газа при температуре 373 К и давлении 125 кПа. Диаметр молекул 0.32 нм. Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
8.2. На высоте 300 км от поверхности Земли концентрация частиц газа в атмосфере 1015 м-3. Найти среднюю длину свободного пробега частиц газа на этой высоте. Диаметр частиц 0.2 нм. Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
8.3. Найти среднюю длину свободного пробега молекул воздуха при нормальных условиях. Диаметр молекул воздуха 0.3 нм. Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
8.4. В межзвездном пространстве содержится одна молекула в объеме 15 см3. Какова средняя длина свободного пробега молекул, если предположить, что это молекулы водорода? Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
8.5. Найти среднюю длину свободного пробега молекул азота при давлении 0.1 атм и температуре 290 К. Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
8.6. Найти коэффициент диффузии водорода при нормальных условиях, если средняя длина свободного пробега 0.16 мкм. Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
8.7. Найти коэффициент диффузии гелия при нормальных условиях. Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
8.8. При каком давлении отношение вязкости некоторого газа к коэффициенту его диффузии 0.3 кг/м3, а средняя квадратическая скорость его молекул 632 м/с? Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
8.9. Построить график зависимости вязкости азота от температуры в интервале от 100 до 600 К.
8.10. Герметично закрытую емкость из жаропрочного сплава заполнили аргоном при температуре
К и атмосферном давлении. Затем емкость нагрели до К. Во сколько раз при этом изменилась средняя длина свободного пробега атомов аргона в емкости, если коэффициент динамической вязкости при равен кг/(м·с), а при температуре
кг/(м·с)? Привести рисунок и указать параметры. 89.11. Для расчета отопительной системы рассчитывают потерю теплоты через 1 м2 поверхности стен здания в течение суток. Толщина кирпичной стены равна 40 см, температура стены внутри и снаружи здания соответственно равна 18оС и -20оС. Определите потери энергии через 1 м2 поверхности кирпичной стены. Какой толщины должна быть деревянная стена, чтобы потеря теплоты была такой же? Какой толщины должна быть стена, изготовленная из сэндвич-панели, чтобы потеря теплоты была такой же? Коэффициент теплопроводности кирпичной стены 0.84 Вт/(м·К), а коэффициент теплопроводности деревянной стены 0.175 Вт/(м·К), наполнитель сэндвич-панели - минеральная вата -
Вт/(м∙К). Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.8.12. Между пластинами, находящимися на расстоянии 1 мм друг от друга, находится воздух и поддерживается разность температур в один градус. Площадь каждой пластины 0.01 м2. Какое количество теплоты передается за счет теплопроводности от одной пластине другой за 10 минут? Считать, что воздух находится при нормальных условиях. Диаметр молекулы воздуха 0.3 нм. Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
8.13. Стальной стержень длиной 20 см и площадью поперечного сечения 3 см2 нагревается с одного конца до температуры 573 К, а другим концом упирается в лед. Предполагая, что передача тепла происходит исключительно вдоль стержня (без потерь через стенки), подсчитать массу льда, растаявшего за 10 минут. Теплопроводность стали 66.9 Вт/(м·К). Температура льда 00 С. Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.
9. Первое начало термодинамики
9.1. В цилиндре, изготовленном из плохо проводящего тепло материала, имеется подвижный поршень. Внутри цилиндра находится азот объемом 2 литра. На поршне лежит груз массой 10 кг. Если убрать груз, то газ расширится и поршень поднимется вверх. Найти работу расширения газа. Площадь поперечного сечения 10 см2. Постройте график зависимости давления газа от объема.
9.2. Два моля идеального газа при температуре 300 К изохорически охладили, вследствие чего его давление уменьшилось в 2 раза. Затем газ изобарически расширили так, что в конечном состоянии его температура стала равной первоначальной. Найти количество тепла, поглощенного газом в данном процессе. Постройте график зависимости давления газа от объема.
9.3. Три моля идеального газа, находившегося при температуре 273 К, изотермически расширили в 5 раз и затем изохорически нагрели так, что в конечном состоянии его давление стало равным первоначальному. За весь процесс газу сообщили количество тепла равное 80 кДж. Найти показатель адиабаты для этого газа. Постройте график зависимости давления газа от объема.
9.4. В комнате размером 90 м3 воздух сменяется полностью через два часа. Какое количество теплоты требуется для обогревания воздуха в комнате за сутки, если температура воздуха в комнате должна быть 180 С, а наружный воздух имеет температуру –50 С? Принять, что средняя плотность воздуха 1.25 кг/м3 . Считать воздух идеальным газом. Постройте графики процессов.
9.5. Некоторую массу азота сжали в 5 раз (по объему) один раз адиабатически, другой раз изотермически. Начальное состояние газа в обоих случаях одинаково. Найти отношение соответствующих работ, затраченных на сжатие. Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры и график зависимости давления газа от объема..
9.6. В закрытом сосуде 100 г азота и 200 г кислорода. Найти изменение внутренней энергии этой смеси газов при охлаждении ее на 25 К. Постройте график процесса.
9.7. При изобарическом расширении азота была совершена работа 200 Дж. Какое количество теплоты было сообщено газу? Постройте график процесса.
9.8. Один моль двухатомного идеального газа совершает процесс от начального состояния, при котором температура и объем соответственно равны 300 К и 20 л, к конечному, в котором температура и объем равны 315 К и 22.5 л. Процесс изображается на P - V диаграмме прямой линией. Найти совершенную системой работу и поглощенную теплоту. Постройте график процесса.
9.9. Один килограмм воздуха при 293 К и давлении 105 Па сжимается, причем получается окончательное давление 106 Па. Определить работу, которая производится при сжатии воздуха, если: а) сжатие идет при постоянной температуре, б) сжатие происходит адиабатно. Постройте графики процессов.
9.10. Восемь граммов кислорода при температуре 300 К занимают объем 0.41 л. Вычислить работу газа в следующих случаях: а) газ адиабатно расширяется до 4.1 л, б) газ изотермически расширяется до объема 4.1 л, а затем охлаждается до той же температуры, которая получилась по окончании адиабатного расширения. Чем объясняется разница в величине этих работ? Постройте графики процессов.
10. Второе начало термодинамики, тепловые машины. Энтропия
10.1. Некоторая масса водорода совершает цикл Карно. Найти коэффициент полезного действия цикла, если при адиабатическом расширении: а) объем газа увеличился в два раза; б) давление уменьшилось в 2 раза. Постройте график цикла Карно, необходимые данные:
л, атм.10.2. Один моль одноатомного идеального газа совершает в тепловой машине цикл Карно между тепловыми резервуарами с температурами 400 К и 300 К. Наименьший объем газа в ходе цикла 5 л, наибольший объем 20 л. Какую работу совершает эта машина за один цикл? Сколько тепла берет она от высокотемпературного резервуара за один цикл? Сколько тепла поступает за цикл в низкотемпературный резервуар? Постройте график цикла Карно.
10.3. Найти кпд цикла тепловой машины, состоящей из двух изохор и двух адиабат, если рабочим телом является воздух. Минимальный объем 10 литров, максимальный объем газа 15 литров. Постройте график цикла тепловой машины.
10.4. Двухатомный газ совершает цикл Карно. Определить кпд цикла, если известно, что на каждый моль этого газа при его адиабатическом сжатии затрачивается работа 2 кДж. Температура нагревателя 400 К. Постройте график цикла Карно. Недостающие и непротиворечивые данные возьмите из условия задачи 10.1.
10.5. Наименьший объем газа, совершающего цикл Карно, 12 дм3. Определить наибольший объем, если объем газа в конце изотермического расширения 60 дм3, в конце изотермического сжатия 19 дм3. Постройте график цикла Карно. Недостающие и непротиворечивые данные возьмите из условия задачи 10.1.
10.6. Цикл Карно совершается одним киломолем азота. Температура нагревателя 4000 С, холодильника 3000 С. Известно также, что отношения максимального объема к минимальному за цикл равно 10. Определить кпд цикла, количество теплоты, полученной от нагревателя и отданной холодильнику, а также работу за один цикл машины. Постройте график цикла Карно. Недостающие и непротиворечивые данные возьмите из условия задачи 10.1.
10.7. Смешиваются 5 л и 3 л разнородных, химически не реагирующих друг с другом газов, имеющих одинаковую температуру 300 К и давление 10