Контрольная работа

ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
№ Задач 1, 6, 11 2, 7, 12 3, 8, 13 4, 9, 14 5, 10, 15 1, 10, 12 2, 6, 13 3, 7, 14 4, 8, 15 5, 9, 11

ЗАДАЧИ

Газы, пары. Уравнение состояния (уравнение Менделеева-Клапейрона (УМК)), молекулярно- кинетическая теория, теплоемкость

Задача 1
Колба вместимостью V=300 см², закрытая пробкой с краном, содержит разреженный воздух. Для измерения давления в колбе горлышко колбы погрузили в воду на незначительную глубину и открыли кран, в результате чего в колбу вошла вода массой т=292 г. Определить первоначальное давление р в колбе, если атмосферное давление P₀ = 100 кПа.
Из уравнения Менделеева-Клапейрона (УМК), применяемого в задаче, вывести уравнение состояния и УМК для молекулярного уровня и подробно объяснить его.
Ответ: P=2,67 кПа
Задача 2
Баллон вместимостью V =12 л содержит углекислый газ. Давление P газа равно 1 МПа, температура Т=300 К. Определить массу т газа в баллоне.
Из уравнения Менделеева-Клапейрона (УМК), применяемого в задаче, вывести уравнение состояния и УМК для молекулярного уровня и подробно объяснить его
Ответ: m=0,212 кг

Задача 3
Вколбе вместимостью V= 240 см³ находится газ при температуре
Т=290 К и давлении P=50 кПа. Определить количество вещества газа и число N его молекул.
Вывести уравнение состояния и УМК для молекулярного уровня и подробно объяснить его
Ответ:

Задача 4
Определить удельную теплоемкость смеси газов, содержащей V₁=5 л водорода и V₂=3 л гелия. Газы находятся при одинаковых условиях.
Записать, объяснить и привести единицы измерения всех видов теплоемкости.
Ответ:

Задача 5
Найти показатель адиабаты γ для смеси газов, содержащей гелий массой и водород массой.
Указание, определите теплоемкость при постоянном объеме и постоянном давлении, а затем вычислите показатель адиабаты.
В координатах PV и STизобразить совместно графики адиабаты и изотермы
Ответ: γ = 1,51

Физические основы термодинамики, циклы, энтропия
Задача 6
На нагревание кислорода массой т= 160 г на ΔТ=12 К было затрачено количество теплоты Q=l,76 кДж. Доказать, как протекал процесс: при постоянном объеме или постоянном давлении? Изобразить график процесса.
Назовите известные Вам изопроцессы и объясните их смысл и различия.
Ответ: При постоянном давлении

Задача 7
Азот массой т=5 кг, нагретый на ΔТ=150 К, сохранил неизменный объем V. Найти: 1) количество теплоты Q, сообщенное газу; 2) изменение ΔU внутренней энергии; 3) совершенную газом работу А.
Назовите известные Вам изопроцессы и объясните их смысл и различия.
Ответ: Q=556 кДж; ΔU=556 кДж; А=0

Задача 8
Идеальный газ, совершающий цикл Карно, получив от нагревателя количество теплоты Q₁=4,2 кДж, совершил работу А=590 Дж. Найти термический КПД, η, этого цикла. Во сколько раз температура Т₁ нагревателя больше температуры Т₂ охладителя?
Изобразить график цикла Карно в PV и ST координатах и объясните его.
Ответ: η =14%; Т₁/Т₂ = 1,16 раза

Задача 9
Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура охладителя Т₂=290К. Во сколько раз увеличится КПД цикла, если температура нагревателя повысится от Т₁₁=400 К до Т₁₂=600 К?
Изобразить график цикла Карно в PV и ST координатах и объясните его.
Ответ: КПД увеличится в 1,88 раза

Задача 10
Кусок льда массой т=200 г, взятый при температуре t₁= (–10 °С), был нагрет до температуры t₂=0 °С и расплавлен, после чего образовавшаяся вода была нагрета до температуры t₃=(+10°С). Определить изменение ΔS энтропии в ходе указанных процессов.
Дайте определение энтропии и объясните ее физический смысл.
Ответ: ΔS= 291 Дж/К

Теплопередача. Излучение, теплопроводность
Задача 11
При нагревании абсолютно черного тела его температура изменилась от
Т₁=1000 К до Т₂ =2000 К. Во сколько раз изменилась при этом: 1) его энергетическая светимость R_Э; 2) максимальная излучательная способность r_λm; 3) на сколько изменилась длина волны λ_m, на которую приходится максимум излучательной способности этого тела. (увеличится или уменьшится). Рисунком поясните график распределения энергии в спектре излучения абсолютно чёрного тела, на рисунке укажите λ_m и r_λm.
Ответ: R_Э2/ R_Э1 = 16; r_λm2 /r_λm1 = 32;

Задача 12
Температура абсолютно черного тела увеличилась в 1,5 раза, в результате чего длина волны λ_m, на которую приходится максимум энергии излучения, изменилась на Δλ_m=800 нм. Определить начальную Т₁ и конечную Т₂ температуру тела. Во сколько раз в результате нагревания изменилась тепловая мощность, излучаемая телом? Рисунком поясните график распределения энергии в спектре излучения абсолютно чёрного тела, на рисунке укажите λ_m и r_λm.
Ответ: Т₁ = 1208 К; Т₂ = 1812 К; Р₂/ Р₁ = 5.

Задача 13
Муфельная печь потребляет мощность Р=1 кВт. Температура Т ее внутренней поверхности при открытом отверстии площадью S=25 см² равна 1,2 кК. Считая, что отверстие печи излучает как черное тело, определить, какая часть w мощности рассеивается стенками. Рисунком поясните график распределения энергии в спектре излучения абсолютно чёрного тела, на рисунке укажите длину волны λ_m, на которую приходится максимум энергии излучения и максимальную излучательную способность r_λm.
Ответ: w=0,71.

Задача 14
Вода при температуре t₁=0 °С покрыта слоем льда толщиной h=50 см. Температура t₂ воздуха равна 30 °С. Определить количество теплоты Q, переданное водой за время τ=1 ч через поверхность льда площадью S = 1 м². Теплопроводность λ льда равна 2,2 Вт/(м-К).
Запишите уравнение теплопроводности, объясните его смысл и смысл всех величин, входящих в это уравнение.
Ответ: Q = 475,2 кДж


Задача 15
Какая мощность P требуется для того, чтобы поддерживать температуру t₁=100 °С в термостате, площадь S поверхности которого равна 1,5 м², толщина h изолирующего слоя равна 2 см и внешняя температура t=20 °С? Теплопроводность изолирующего слоя λ=0,05 Вт/(м-К).
Запишите уравнение теплопроводности, объясните его смысл и смысл всех величин, входящих в это уравнение.
Ответ: P = 300 Вт