Решение расчетных задач по молекулярной физике и

Решение расчетных задач по молекулярной физике и
термодинамике
Решите задачи, максимально сокращая записи.
1. Какое количество теплоты надо сообщить 2 моль идеального одноатомного газа,
чтобы осуществить тепловой процесс, изображенный на рисунке?
V,л
30
2
10
0
1
300 400
Т,К
2. Свинцовая пуля массой 10г застревает в стене и нагревается на 100 К. Найдите
работу силы трения. Удельная теплоемкость свинца 130 Дж/кг*К.
3. Как различаются КПД тепловых двигателей , рабочим телом которых является
идеальный газ, работающий по циклам 1-2-3-4-1 и 1-2-3-1?
Р
2
1
0
3
4
V
4. Когда из баллона выпустили некоторую массу газа, давление в нем уменьшалось
на 40 %, а температура – на 20 %. Какая часть первоначальной массы газа
осталась в баллоне?
Ответы: 1 – 4155 Дж ; 2 – 130 Дж;
3 - 1  22
4 – 75 %
Задачи повышенного уровня сложности
(каждое задание – 1 балл,
решить за 6 минут (1-400Дж; 2-00С;
1. При какой скорости пуля из свинца полностью расплавится при ударе о
стенку, если 80% ее энергии затрачено на нагревание пули? Начальная
температура пули 270С. Температура плавления 3270С, удельная теплота
плавления свинца 25кДж/кг, удельная теплоемкость свинца 130 Дж/кг*0С.
2. Свинцовую дробь, нагретую до 1000С(удельная теплоемкость свинца 130
Дж/кг*0С), в количестве 100г смешивают с 50г льда при00С (удельная
теплота плавления 330000Дж/кг). Какова температура смеси в градусах
Цельсия после установления теплового равновесия?
3. В вертикальном цилиндре находится газ под поршнем при температуре
400К. Масса поршня 4 кг, его площадь 0,004 м2. Какой массы груз надо
положить на поршень, чтобы он остался на месте при медленном
нагревании газа на 100 К? Атмосферное давление 105Па.( Ответ: 11кг)
4. По гвоздю массой 50г ударяют 6 раз молотком массой 0.5 кг. Скорость
молотка перед ударом 12 м/с. На сколько нагреется гвоздь. Если все
выделившееся тепло при ударах пошло на его нагревание? Удельная
теплоемкость материала, из которого сделан гвоздь, 460 Дж/кг*К. Ответ
округлите до целых.( Ответ: на 100С)
Р*104Па
5. На рисунке показан график изотермического
50
-2
расширения водорода. Масса водорода 4*10 кг.
Определите его температуру. Ответ округлите
до целого числа.(ответ: 300К)
10
0 0,1
0,5 V,м3
6. Один моль инертного газа сжали, совершив над ним работу 0,6 кДж. В
результате этого процесса температура газа увеличилась на 400С. Какое
количество теплоты отдал газ в ходе этого процесса? ( Ответ:102 Дж)
7. Две свинцовые пули одинаковой массы летят по взаимно
перпендикулярным направлениям со скоростью260 м/с каждая. На
сколько изменится температура пуль после абсолютно неупругого
соударения? До удара температура пуль была одинакова, удельная
теплоемкость свинца 130 Дж/кг*К. (Ответ: 1300С)
8. На рисунке показан график зависимости
Р*105Па
давления газа в запаянном сосуде от его 1,2
температуры. Вместимость сосуда равна 1,1
0,4м3. Сколько моль газа содержится в
1,0
этом сосуде? Ответ округлите до целого 0,9
числа. ( Ответ: 16 моль)
290 300 310 320 330Т,К
9. В калориметре теплоемкостью 1,18*103Дж/К находится 2 кг мокрого
снега. После того как в калориметр впустили 0,1кг пара, в нем
установилась температура 283К. Сколько воды было в снеге? Ответ
приведите в граммах. (Ответ: 1500г)
10.Кислород (молярная масса 0,032 кг/моль) массой 20г,находящийся при
температуре 640 К, сначала изохорно охлаждают так, что его давление
падает в 2 раза, а затем изобарно расширяют до первоначальной
температуры. Какую работу совершит газ в результате этого процесса?
(Ответ: 1660Дж)
11.В узкой стеклянной трубке , запаянной с одного конца и расположенной
вертикально отверстием вниз, заперт воздух столбиком ртути высотой 4
см. При переворачивании трубки на 1800 длина воздушного пространства
изменяется на 0,3 см. Определите первоначальную длину воздуха в
трубке, если атмосферное давление 105Па, температура постоянна,
Плотность ртути 13600кг/м3.Ответ дайте в см и округлите до целых.(3см)