Тема 3: «Молекулярная физика и термодинамика»

Вариант 0

Задача 1.Во сколько раз возрастает давление идеального газа в замкнутом сосуде, если все находящиеся в сосуде молекулы заменить молекулами, масса которых в 4 раза больше? Температура постоянна.

Задача 2.В баллоне ёмкостью 100 л находится 2 г кислорода при температуре 47⁰ С. Найти давление кислорода. Молярная масса кислорода 0,032 кг/моль.

Задача 3.При изотермическом сжатии идеального газа его плотность возросла в 2,25 раза. Во сколько раз давление газа в конечном состоянии больше, чем в начальном?

Задача 4.Поршень массой 3 кг и площадью 0,1 см²давит на газ в вертикальном цилиндре. Найти модуль силы, с которой надо подействовать на поршень, чтобы объём газа уменьшился вдвое. Атмосферное давление 100 кПа. Температура постоянна. Трением поршня о стенки пренебречь.

Задача 5.Первоначально идеальный газ занимал объём 12,42 л. При охлаждении на 40 К при постоянном давлении и неизменной массе объём газа стал равным 10,62 л. Определить по шкале Кельвина начальную температуру газа.

Вариант 1

Задача 1.В закрытом сосуде находятся равные массы двухатомного водорода и гелия. Определить отношение числа молекул водорода в сосуде к числу молекул гелия.

Задача 2.Объём молекулы воды равен 1,2 .10-23 см3.Какой процент от всего пространства , занятого водой, приходится на долю самих молекул воды? Плотность воды равна 1000 кг/м3. Молярная масса равна 18 г/моль.

Задача 3.Во сколько раз возрастает число молекул идеального газа в единице объёма, если в ходе изотермического сжатия давление увеличивается в 2,5 раза?

Задача 4.Давление идеального газа уменьшилось от 800 кПа до 160 кПа при постоянной температуре. Во сколько раз увеличился объём газа? Масса газа постоянна.

Задача 5.В вертикальном цилиндре под легкоподвижным незакреплённым поршнем сечением 25 см2 и массой 1,5 кг находится 300 см3 газа. На поршень поставили гири , и он сжал газ до объёма 212 см3. Найти массу гирь. Атмосферное давление равно 100 кПа. Температура постоянна.

Вариант 2

Задача 1.Найти среднюю молярную массу смеси газов, состоящей из 0,5 кг водорода, 2 кг гелия (молярная масса – 4г/моль) и 8 кг кислорода (молярная масса – 32 г/моль). Ответ привести в граммах на модуль.

Задача 2.В озеро глубиной 20 м и площадью 100 км2 бросили кристаллик соли массой 0,01 г. Соль, растворившись, равномерно распределилась в озере. Сколько молекул соли находится в 1 мм3 воды? Молярная масса соли равна 40 г/моль.

Задача 3.При повышении температуры идеального газа на 180 К средняя квадратичная скорость его молекул возросла с 400м/с. На сколько градусов нужно нагреть газ, чтобы увеличить среднюю квадратичную скорость его молекул с 500 м/с до 600 м/с?

Задача 4.При изотермическом сжатии газа его объём уменьшился на 2 л, а давление возросло на 50%. На сколько процентов увеличится давление газа, если первоначальный объём газа уменьшить на 1л?

Задача 5.Стакан объёмом 300 см3 и массой 100 г погружают в воду плотностью 1000 кг/м3,держа его вверх дном. На какой минимальной глубине стакан начнёт погружаться без помощи внешней силы? Атмосферное давление – 100 кПа, температура воды постоянна.

Вариант 3

Задача 1.В закрытом сосуде находятся равные массы двухатомного водорода и гелия. Определить отношение числа молекул водорода в сосуде к числу молекул гелия.

Задача 2.Объём молекулы воды равен 1,2 ^.10^-23 см³.Какой процент от всего пространства , занятого водой, приходится на долю самих молекул воды? Плотность воды равна 1000 кг/м³. Молярная масса равна 18 г/моль.

Задача 3.Во сколько раз возрастает число молекул идеального газа в единице объёма, если в ходе изотермического сжатия давление увеличивается в 2,5 раза?

Задача 4.Давление идеального газа уменьшилось от 800 кПа до 160 кПа при постоянной температуре. Во сколько раз увеличился объём газа? Масса газа постоянна.

Задача 5.В вертикальном цилиндре под легкоподвижным незакреплённым поршнем сечением 25 см² и массой 1,5 кг находится 300 см³ газа. На поршень поставили гири , и он сжал газ до объёма 212 см³. Найти массу гирь. Атмосферное давление равно 100 кПа. Температура постоянна.

Вариант 4

Задача 1.В баллоне объёмом 3 л содержится 0,5 кг идеального газа. Баллон соединяют с пустым сосудом объёмом 7 л. Какая масса газа перейдёт из баллона в сосуд?

Задача 2.Определить длину алюминиевого стержня при 0⁰С, если при температуре 10⁰С его длина равна 1000,24 мм. Коэффициент линейного расширения алюминия равен 2,4 10^-5 1/градус.

Задача 3.Сколько баллонов газа объёмом 5 л, давлением 600 кПа необходимо подсоединить к оболочке аэрозонда объёмом 0,5 м³, чтобы наполнить ее до давления 100 кПа, равного атмосферному?

Задача 4.Во сколько раз увеличится объём пузырька воздуха, поднявшегося при постоянной температуре с глубины 80 м на поверхность водоёма? Плотность воды 1000 кг/м³, а атмосферное давление равно 100 кПа.

Задача 5.Поршень площадью 1 см² скользит без трения в вертикальном цилиндре, закрывая газ объёмом 10 см³ при давлении 120 кПа. На сколько сантиметров опустится поршень, если на него поставить тело массой 1,2 кг? Температура постоянна.

Вариант 5

Задача 1.В равных объёмах при одинаково температуре давление гелия 5 Па, кислорода 13 Па. Какое давление смеси, если гелий перекачать в объём, занимаемый кислородом?

Задача 2.Какая масса газа выйдет из открытого сосуда, содержащего 0,24 кг гелия, если его температуру увеличить в 8 раз? Давление постоянно.

Задача 3.Камеру футбольного мяча объёмом 2,5 л накачивают воздухом с помощью насоса, забирающего при каждом качании 0,15 л воздуха при давлении 100 кПа. Определить в килопаскалях давление в камере после 50 качаний, если сначала она была пустой. Температура постоянна.

Задача 4.Объём пузырька воздуха, всплывающего на поверхность со дна озера, увеличился в 2 раза. Определить глубину озера. Атмосферное давление равно 93 кПа. Плотность воды равна 1000кг/м³. Температура воды не меняется с глубиной.

Задача 5.Давление газа в горизонтально запаянной трубке, разделенной столбиком ртути массой 10 г на два объёма по 50 см³, равно 12 кПа. Найти в квадратных сантиметрах площадь сечения трубки, если при вертикальном положении трубки верхний объём газа больше нижнего объёма на 20 см³.

Вариант 6

Задача 1.Горизонтально расположенный цилиндр разделён скользящей без трения перегородкой на две части. Слева от перегородки находится 1 моль водорода, справа 1 моль гелия. Определить отношение объёма, занимаемого водородом, к объёму, занимаемому гелием. Температура постоянна.

Задача 2.В баллоне находится двухатомный идеальный газ. Во сколько раз увеличится давление в газе, если половина молекул газа распадается на атомы? Температура постоянна.

Задача 3.При изотермическом сжатии давление газа возросло в 8 раз. Чему равен начальный объём газа, если в конце процесса газ занимал 0,24 м³?

Задача 4.К резиновой оболочке, начальный объём которой равен нулю, присоединили баллон объемом 3 л с гелием под давлением 200 кПа. Найти в килопаскалях давление гелия, если оболочка раздулась до объема 5 л, а процесс расширения гелия изотермический.

Задача 5.Найти давление газа в горизонтальной закрытой трубке сечением 0,4 см², разделенной столбиком ртути массой 10 г на два объёма по 50 см³, если при повороте трубки в вертикальное положение нижний объём равен 40 см³. Температура газа постоянна.

Вариант 7

Задача 1.Во сколько раз число молекул в 270 г углерода больше числа Авогадро? Молярная масса углерода равна 12 г/моль.

Задача 2.Определить в килопаскалях давление идеального газа, если средняя квадратичная скорость его молекул равна 300м/с, а плотность – 1,3 кг/м³.

Задача 3.В ходе изотермического процесса давление газа уменьшилось на 50 кПа. Определить в килопаскалях конечное давление газа, если его объём увеличился в 6 раз.

Задача 4.Чему равна площадь невесомого поршня в цилиндрическом сосуде, если под действием силы в 2Н газ под поршнем сжимается в 3 раза? Атмосферное давление 100 кПа. Ответ дать в квадратных сантиметрах. Температура постоянна.

Задача 5.В запаянной с одной стороны трубке находится столб воздуха, запертый каплей ртути. Длина столба воздуха при расположении трубки открытым концом вверх равна 10 см, а при отклонении трубки на 60⁰ от вертикали – 12 см. Определить в сантиметрах длину столба воздуха при расположении трубки открытым концом вниз.

Вариант 8

Задача 1.Найти в кубических сантиметрах объём 10 моль меди. Плотность меди равна 8,4 г/см². Молярную массу меди принять равной 63 г/моль.

Задача 2.Найти объём воды плотностью 1 г/см³, в котором столько же молекул, как и в 200 м³ водорода при давлении 166 кПа и температуре 360 К. Молярная масса кислорода – 32 г/моль.

Задача 3.Идеальный газ закачивается в металлический баллон с помощью поршневого насоса . Начальная масса газа равна 0,5 кг. Определить массу газа в баллоне, когда давление в газе станет в 3 раза больше первоначального. Температура постоянна.

Задача 4.На сколько процентов следует уменьшить объём газа в изотермическом процессе, чтобы его давление возросло в 1,6 раза? Масса газа постоянна.

Задача 5.В горизонтальной запаянной с двух сторон трубке сечением 0,4 см² газ разделен капелькой масла на два объёма по 70 см³при температуре 400 К. На сколько кубических сантиметров уменьшится объём газа справа от капельки, если его охладить до 300 К?

Вариант 9

Задача 1.В 0,036 м³ содержится 5,1 киломоль углерода. Найти его плотность, если молярная масса углерода равна 12 г/моль.

Задача 2.При какой температуре по шкале Кельвина средняя квадратичная скорость молекул криптона равна 830 м/с? Молярная масса криптона равна 84 г/моль.

Задача 3.При изотермическом сжатии газа его объём уменьшился на 1 л, а давление возросло на 20%. На сколько процентов увеличится давление газа, если первоначальный объём газа уменьшить на 2 л?

Задача 4.В вертикальном цилиндре под невесомым поршнем сечением 10 см² находится газ. Во сколько раз уменьшится объём, занимаемый газом, если на поршень поставить гирю массой 10 кг? Атмосферное давление равно 100 кПа. Температура постоянна.

Задача 5.Число молекул газа в единице объёма уменьшилось в 2,5 раза. На сколько градусов нагрели при этом газ, если его давление не изменилось? Начальная температура газа 300 К.