Молекулярно-кинетическая теория вещества. Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы. Закон Дальтона
Согласно молекулярно-кинетической теории (МКТ) все тела состоят из мельчайших частиц – атомов, молекул или ионов, находящихся в непрерывном хаотическом движении, которое называю тепловым движением. Основное уравнение МКТ: , где p – давление газа, n – концентрация молекул (число молекул в единице объема), – средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы газа. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы: на каждую степень свободы молекулы в среднем приходится одинаковая кинетическая энергия, равная . Средняя кинетическая энергия молекулы газа, имеющей i степеней свободы равна . Для идеального газа уравнение состояния , где N – число молекул в объеме V, k – постоянна Больцмана, T – абсолютная температура, – количество вещества, R – универсальная газовая постоянная. Количество вещества может быть определено по формуле , где M – молярная масса, NA – число Авогадро, равное числу молекул, содержащихся в одном моле вещества. Изопроцессами называют термодинамические процессы, происходящие в системе с постоянной массой при каком-либо одном постоянном параметре состояния. Изотермический (T=const): pV=const. Изохорический (V=const): . Изобарный (p=const): . Закон Дальтона: давление смеси газов равно сумме парциальных давлений компонентов смеси: Парциальное давление – это давление, которое производил бы газ при условии, что все остальные компоненты смеси отсутствуют. Средняя квадратичная скорость поступательного движения молекул идеального газа , где m0 – масса одной молекулы газа. Наиболее вероятная скорость молекул идеального газа . Средняя арифметическая скорость молекул идеального газа . Число столкновений одной молекулы в единицу времени , где – эффективный диаметр молекулы, – средняя скорость молекул. Средняя длина свободного пробега . Барометрическая формула , где p – давление газа на высоте h, p0 – давление газа у поверхности (h=0).
201. Сколько молекул содержится в трех граммах воды? 202. В сосуде емкостью находится газ при давлении и температуре . Сколько молекул находится в сосуде? 203. Вблизи поверхности Земли молекул воздуха приходится на долю азота (N2), - на долю кислорода (O2), - на долю аргона (Ar), - на долю других газов. Полагая давление воздуха равным , найти парциальное давление азота, кислорода и аргона. Определить среднюю молекулярную массу воздуха. 204. В сосуде объемом находятся масса углекислого газа (CO2) и масса закиси азота (N2O) при температуре T = 450 К. Найти давление смеси в сосуде. 205. Каково давление смеси газов в колбе объемом , если в ней находится молекул кислорода, молекул азота и аргона? Температура смеси . 206. Сосуд разделен на две равные части полупроницаемой неподвижной перегородкой. В первую половину сосуда введена смесь аргона и водорода при давлении , во второй половине вакуум. Через перегородку может диффундировать только водород. После окончания процесса диффузии давление в первой половине оказалось равным . Во время процесса температура поддерживалась постоянной. Определите отношение масс аргона и водорода в смеси, которая была первоначально введена в первую половину сосуда. 207. Средняя энергия молекул одноатомного идеального газа . Давление газа . Найти число молекул в единице объема n. 208. Средняя энергия молекул гелия (Не) . Определить среднюю и наиболее вероятную скорости молекул гелия при тех же условиях. 209. В сосуде постоянного объема находится кислород (O2). После того, как в сосуде был осуществлен электрический разряд, половина молекул кислорода распалась на атомы, а температура газа выросла вдвое. Как изменилось давление? 210. Плотность воздуха при температуре и давлении равна . Определить массу литра воздуха при температуре и давлении 211. Температура комнаты была . После того, как протопили печь, температура в комнате поднялась до . Объем комнаты , давление . На сколько изменилась масса воздуха находящегося в комнате? 212. Определить массу воздуха , заключенного между двумя оконными рамами при атмосферном давлении p0 = , считая, что температура между рамами меняется по линейному закону от до . Площадь окна , расстояние между ними . 213. Когда из сосуда выпустили некоторое количество газа, давление в нем упало на 40%, а абсолютная температура уменьшилась на 20%. Какую часть газа выпустили? 214. Горизонтальный цилиндрический сосуд делится на две части подвижным теплопроводящим поршнем. Каково будет равновесное положение поршня, когда в одну часть сосуда помещено некоторое весовое количество кислорода, а в другую – такое же количество водорода, если общая длина сосуда l = 1,75 м? 215. Одинаковые массы водорода и гелия поместили в сосуд объемом V1, который отделен от откачанного до состояния вакуума сосуда объема V2 полупроницаемой перегородкой, пропускающей только молекулы водорода. После установления равновесия давление в первом сосуде упало в два раза. Температура постоянна. Определите отношение . 216. При нагревании газа при постоянном объеме на давление газа увеличилось на . При какой начальной температуре находился газ? 217. В цилиндре под поршнем площадью находится азота при температуре . Цилиндр нагревается до температуры . На какую высоту h поднимается поршень массой ? Атмосферное давление . 218. Посередине горизонтальной трубы, открытой c обоих концов, находится поршень площади и массы , герметично прилегая к гладким стенкам трубы. Трубу закрывают с концов и устанавливают вертикально. На сколько надо нагреть воздух под поршнем, чтобы вернуть его в прежнее положение? Температура атмосферного воздуха , атмосферное давление , поршень и труба теплонепроницаемы. 219. Объем идеального газа при нагревании изменяется по закону , где α – постоянная величина. Какой вид будет иметь график этого процесса в координатах p, V?
221. Какая температура соответствует средней квадратичной скорости молекул углекислого газа, равной ? 222. Найти наиболее вероятную, среднюю и среднюю квадратичную скорости молекул кислорода при температуре . 223. Сравнить полное число молекул в атмосферном столбе с основанием с числом молекул в столбе высотой и тем же основанием. 224. В поле земного тяготения находятся частицы пыли, имеющие массу и объем . На какой высоте их концентрация уменьшится в 2 раза? Давление воздуха , температура . 225. Оцените длину свободного пробега молекулы в воздухе при нормальных условиях. Диаметр молекулы . 226. При каком давлении средняя длина свободного пробега молекул азота будет равна λ = , если эффективный диаметр молекулы азота ? 227. При каком давлении средняя длина свободного пробега молекул водорода будет равна λ = . Температура . Эффективный диаметр молекулы водорода . 228. Найти среднюю продолжительность свободного пробега молекул кислорода при давлении и температуре . Эффективный диаметр молекулы кислорода .
Популярное: Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (859)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |