3.95. В ультраразреженном азоте, находящемся под давлением p=1 мПа и при температуре T=300 К, движутся друг относительно друга две параллельные пластины со скоростью u=1 м/с. Расстояние между пластинами не изменяется и много меньше средней длины свободного пробега молекул. Определить силу F внутреннего трения, действующую на поверхность пластин площадью S=1 м2.
3.96. Вычислить теплопроводность λ гелия при нормальных условиях.
3.97. В приближенной теории явлений переноса получается соотношение λ/η=cv. Более строгая теория приводит к значению λ/η=Kcv, где К — безразмерный коэффициент, равный (9γ—5)/4, (γ—показатель адиабаты). Найти значения К, вычисленные по приведенной формуле и по экспериментальным данным, приведенным в табл. 12, для следующих газов: 1) аргона; 2) водорода; 3) кислорода; 4) паров воды.
3.98. При нормальных условиях динамическая вязкость η воздуха равна 17,2 мкПа⋅с. Найти для тех же условий теплопроводность λ воздуха. Значение К вычислить по формуле, приведенной в задаче 10.75.
3.99. Найти зависимость теплопроводности λ от температуры T при следующих процессах: 1) изобарном; 2) изохорном. Изобразить эти зависимости на графиках.
3.100. Найти зависимость теплопроводности λ от давления р при следующих процессах: 1) изотермическом; 2) изохорном. Изобразить эти зависимости на графиках.
3.101. Пространство между двумя большими параллельными пластинами, расстояние d между которыми равно 5 мм, заполнено гелием. Температура T1 одной пластины поддерживается равной 290 К, другой — T2=310 К. Вычислить плотность теплового потока |q|. Расчеты выполнить для двух случаев, когда давление р гелия равно: 1) 0,1 МПа; 2) 1 МПа.
3.102. Число молекул водорода в единице объема при некоторых условиях равно n=1,8⋅1025 м-3,коэффициент диффузии при этих условиях D=1,42⋅10-4 м2/с. Найти, чему равен для такого газа коэффициент вязкости з.
3.103. Определить коэффициент теплопроводности л азота, если коэффициент динамической вязкости з для него при тех же условиях равен 10 мкПа⋅с.
3.104. При помощи ионизационного манометра, установленного на искусственном спутнике Земли, было обнаружено, что на высоте h=300 м от поверхности Земли концентрация частиц газа в атмосфере n=1015м-3. Найти среднюю длину свободного пробега l частиц газа на этой высоте. Эффективный диаметр частиц газа d=0,2⋅10-9 м.
3.105. Найти коэффициент диффузии D водорода при нормальных условиях, если средняя длина свободного пробега l=0,16 мкм.
3.106. Ниже какого давления можно говорить о вакууме между стенками сосуда Дьюара. Если расстояние между стенками сосуда l0=8 мм, а температура t=170 С? Эффективный диаметр молекул d=0,37 нм.
3.107. Чему равна масса азота, заполняющего объем V=100 см3, если длина свободного пробега молекул l=23,2 нм? Эффективный диаметр молекул d=0,28 нм.
3.108. Построить график зависимости вязкости з азота от температуры Т в интервале 100…600 К через каждые 100 К.
3.109. Определите эффективный диаметр молекул кислорда при нормальных условиях. Коэффициент диффузии D=2,9⋅10-2 м2/с.
3.110. Определить при какой температуре коэффициент теплопроводности л=8,25 мВт/(м⋅К). Эффективный диаметр молекул азота принять d=0,38 нм.
3.111. Найти давление, при котором находится воздух при температуре t=100 C, если коэффициент диффузии D=1,45⋅10-5 м2/c, а вязкость з=1,75 кг/(с⋅м).
3.112. В сосуде вместимостью V=2 л находится N=4⋅1022 молекул азота. Теплопроводность газа л=14 мВт/(м⋅К). Найти коэффициент диффузии газа D.
3.113. При какой температуре азот, находящийся в некотором объеме. Имеет коэффициент вязкости з=0,4 мкПа⋅с.? Эффективный диаметр молекул азота d=0,38 нм.
3.114. Сколько молекул азота находится в сосуде вместимостью V=2 л. Теплопроводность газа л=14 мВт/(м⋅К), а коэффициент диффузии D=7,2⋅10-5 м2/с.
3.115. Найти теплопроводность водорода, вязкость которого з=8,6 мкПа⋅с.
3.116. Коэффициент диффузии D и вязкость кислорода з при некоторых условиях равны соответственно 1,22⋅10-5 м2/c и 19,5 мкПа⋅с. Найти среднюю длину свободного пробега молекул кислорода. Эффективный диаметр молекул кислорода d=0,36 нм.
3.117. Найти вязкость азота, теплопроводность которого л=29,44 мВт/(м⋅К).
3.118. Коэффициент диффузии D и вязкость кислорода з при некоторых условиях равны соответственно 1,22⋅10-5 м2/c и 1,95 мкПа⋅с. Найти плотность с, среднюю длину свободного пробега l и среднюю арифметическую скорость молекул v при этих условиях. Эффективный диаметр молекул кислорода d=0,36 нм.
3.119. Коэффициент диффузии D и вязкость водорода з при некоторых условиях равны соответственно 1,42⋅10-4 м2/с и 8,5 мкПа⋅с. Найти число молекул водорода в единице объема. Эффективный диаметр d=0,28 нм.
3.120. Пространство между двумя параллельными пластинками площадью 150 см2 каждая, находящимся на расстоянии 5 мм друг от друга, заполнено кислородом. Одна пластинка поддерживается при температуре 170 С, другая – при температуре 270 С. Определите коэффициент теплопроводности л, если количество теплоты, прошедшее за 5 мин посредством теплопроводности от одной пластинки к другой, равно 76,4 Дж.
3.121. Найти число степеней свободы идеального газа, для которого вязкость
з=8,6 мкПа ⋅с, а теплопроводность л=89,33 мВт/(м⋅К).
3.122. При каком давлении Р отношение вязкости некоторого газа к коэффициенту его диффузии з/D=0,3 кг/м3, а среднеквадратичная скорость его молекул vср=632 м/с.
3.123. Определите массу азота, прошедшего вследствие диффузии через площадку S=50 см2 за t=20 с, если «градиент» плотности в направлении, перпендикулярном площадке, равен 1 кг/м4. Температура азота 290 К, а средняя длина свободного пробега его молекул равна l=1 мкм.
3.124. Значения длины свободного пробега молекул кислорода и азота, находящихся в одном сосуде при температуре t=170 С, соответственно равны lкис=0,1 мкм и lаз=23,2 нм. Определить давление в сосуде. Эффективные диаметры dкис=0,36 нм; dаз=0,28 нм.
3.125. Оценить эффективный диаметр молекул воздуха, если при температуре t=100 С и давлении 101,3 кПа коэффициент диффузии D=1,45⋅10-5 м2/с.
3.126. Найти объем сосуда, в котором находится N=4⋅1022 молекул азота, если теплопроводность газа л=14 мВт/(м⋅К), а коэффициент диффузии D=7,28⋅10-5 м2/с.
3.127. Найти эффективный диаметр гелия, если при нормальных условиях коэффициент диффузии D=8,25⋅10-5 м2/с.
3.128. Определить давление, при котором средняя продолжительность свободного пробега молекул водорода ф=13,3 нс, если температура газа t=270 С, а эффективный диаметр молекул водорода d=0,28 нм.
3.129. Коэффициент диффузии и вязкость кислорода з при некоторых условиях равны соответственно 1,22⋅10-5 м2/с и 19,5 мкПа⋅с. Найти среднюю арифметическую скорость молекул кислорода. Эффективный диаметр молекул кислорода d=0,36 нм.
3.130. Смесь газов азота и кислорода находится при нормальных условиях. Концентрация кислорода n=1,7⋅1020 м-3. Определить длину свободного пробега молекул азота. Эффективные диаметры молекул dкис=0,36 нм; dаз=0,28 нм.
3.131. Смесь газов азота и кислорода находится при парциальных давлениях соответственно разота=85⋅105 Па и ркисл=15⋅105 Па. Определить длину свободного пробега молекулы кислорода, если температура смеси 200 С, а эффективные диаметры молекул кислорода dк=0,36 нм и азота dа=0,28 нм.
3.132. Найти коэффициент внутреннего трения азота при нормальных условиях, если коэффициент диффузии азота при этих условиях 1,42⋅10-5 м2/с.
3.133. Коэффициент диффузии водорода при нормальных условиях равен 0,91см2/с. Определить коэффициент теплопроводности водорода при этих условиях.
3.134. Средняя длина свободного пробега атомов гелия при нормальных условиях 1,85⋅10-5 см. Определить коэффициент диффузии гелия.
3.135. Коэффициент диффузии кислорода при 0° С равен 0,19 см2/с. Определить среднюю длину свободного пробега молекул кислорода.
3.136. Эффективный диаметр молекулы аргона 2,7⋅10-8 см. Определить коэффициент внутреннего трения для аргона при 50°С.
3.137. Коэффициенты диффузии и внутреннего трения водорода при некоторых условиях равны соответственно 1,42 см2/с и 8,5⋅10-6 Н⋅с/м2. Найти плотность водорода при этих условиях.
3.138. Коэффициент теплопроводности кислорода при 100° С равен 3,25⋅10-2 Вт/м⋅К. Вычислить коэффициент вязкости кислорода при этой температуре.
3.139. Найти количество азота, прошедшего вследствие диффузии через площадку 10 см2 за 5с, если градиент плотности азота в направлении, перпендикулярном площадке, 1,26 ⋅10-3 г/см4. Коэффициент диффузии 1,42 см2/с.
3.140. 3а сколько времени 720 мг углекислого газа продиффундируют из чернозема в атмосферу через 1 м2 его поверхности при градиенте плотности 0,5⋅10-6 г/см4? Коэффициент диффузии принять равным 0,04 см/с.
3.141. За сутки через 1 м2 поверхности дерново-подзолистой почвы продиффундировало 145 г углекислого газа. Определить коэффициент диффузии углекислого газа, если градиент плотности в нем 1,4 ⋅10-5 г/см4.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ
Внутренняя энергия термодинамической системы.
Внутренняя энергия U – это энергия хаотического (теплового) движения микрочастиц системы (молекул, атомов, электронов, ядер и т. д.) и энергия взаимодействия этих частиц.
К внутренней энергии не относятся кинетическая энергия движения системы как целого и потенциальная энергия системы во внешних полях.
Внутренняя энергия – однозначная функция термодинамического состояния системы – в каждом состоянии систем обладает вполне определенной внутренней энергией.
Поэтому, внутренняя энергия не зависит от того, каким образом система пришла в данное состояние.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 |
