1) по уравнению Клапейрона-Менделеева;
2) по уравнению Ван-дер-Ваальса.
5.18. Зная постоянные Ван-дер-Ваальса воды (a=5,45⋅105 Н⋅м4/кмоль2, b=0,03 м3/кмоль), найдите наибольшее давление насыщенных паров воды.
5.19. 1 киломоль гелия занимает объем 0,237 м3 при температуре Т=73 К. Найдите давление газа.
5.20. 0,5 киломоля трехатомного газа адиабатически расширяется в вакуум от V1=0,5 м3 до V2=3 м3. При этом происходит понижение температуры газа на 12,20 С. Найдите по этим данным постоянную a Ван-дер-Ваальса.
Критическое состояние.
5.21. Вычислить постоянные а и b в уравнении Ван-дер-Ваальса для азота, если известны критические температуры Tкр=126 К и давление ркр=3,39 МПа.
5.22. Вычислить критические температуру Ткр и давление ркр.: 1) кислорода; 2) воды.
5.23. Критическая температура Tкр аргона равна 151 К и критическое давление ркр=4,86 МПа. Определить по этим данным критический молярный объем Vm кр аргона.
5.24. Жидким пентаном C5H12, плотность р которого равна 626 кг/м3, частично заполняют прочную кварцевую колбу и запаивают ее так, что над пентаном остаются только насыщающие пары. Определить, какую часть ε внутреннего объема колбы должен занимать пентан, чтобы можно было наблюдать при нагревании переход вещества через критическую точку. Постоянная b Ван-дер-Ваальса равна 14,5⋅10-5 м3/моль.
5.25. Определить наибольший объем Vmax, который может занимать вода, содержащая количество вещества ν=l моль.
5.26. Определить плотность р водяных паров в критическом состоянии.
5.27. Определить наибольшее давление pmax насыщающих водяных паров.
5.28. Во сколько раз концентрация nкр молекул азота в критическом состоянии больше концентрации n0 молекул при нормальных условиях?
5.29. Найти критический объем Vкp веществ: 1) кислорода массой m=0,5 г; 2) воды массой m=l г.
5.30 *. Газ, содержащий количество вещества ν=l моль, находится при критической температуре и занимает объем V, в n=3 раза превышающий критический объем Vкр. Во сколько раз давление р газа в этом состоянии меньше критического давления ркр?
5.31.* При какой температуре Т находится оксид азота, если ее объем V и. давление p в k=3 раза превышают соответствующие критические значения Vкр и ркр? Критическая температура Ткр оксида азота равна 180 К.
5.32.* Газ находится в критическом состоянии. Как и во сколько раз его давление р будет отличаться от критического pкр при одновременном увеличении температуры Т и объема V газа в k=2 раза?
5.33*. Газ находится в критическом состоянии. Во сколько раз возрастет давление р газа, если его температуру Т изохорно увеличить в k=2 раза?
5.34. Найдите критическую температуру и температуру инверсии дифференциального эффекта Джоуля-Томсона для кислорода.
5.35. Найти удельный объем бензола в критическом состоянии, если его критическая температура Ткр=562 К и критическое давление Ркр=46 атм.
5.36. Вычислите постоянные Ван-дер-Ваальса для углекислого газа, если его критическая температура Ткр=304 К и критическое давление Ркр=73 атм.
5.37. Найти, во сколько раз давление газа больше его критического давления, если известно, что его объем и температура вдвое больше критических значений этих величин.
5.38. 1 киломоль кислорода занимает объем 56 л при давлении 90,25⋅106 Па. Найти температуру кислорода.
5.39. Найдите, во сколько раз давление 1 киломоля кислорода больше его критического давления, если температура кислорода 400 К, а занимаемый объем равен 0,056 м3.
5.40. Найти соотношение между температурой кислорода и его критической температурой, если кислород занимает объем 0,056 м3 при давлении 920 атм.
5.41. 1 киломоль азота занимает объем 55 л при давлении 620 атм. Найти температуру азота.
5.42. Найти, во сколько раз температура 1 киломоля азота превышает его критическую температуру, если он находится при давлении 6,08⋅107 Па и занимает объем 55.
5.43. 1 киломоль гелия находится под давлением Р=2,7⋅10 Па и при температуре t= -200 °С. Какой объем занимает гелий?
5.44. Какое давление необходимо, чтобы углекислый газ превратился в жидкость при температуре 31 °С?
5.45. Найти плотность водяных паров при критическом состоянии, если известна константа Ван-дер-Ваальса b — 0,0306 м3/кмоль.
5.46. Найти плотность гелия в критическом состоянии, если известно, что Ткр= 5,2 К; ркр= 2,25 атм.
Внутренняя энергия.
5.47. Определить внутреннюю энергию U азота, содержащего количество вещества ν=l моль, при критической температуре Ткр=126 К. Вычисления выполнить для четырех значений объемов V:1) 20л;2) 2л,3) 0,2л;4)Vкр.
5.48. Кислород, содержащий количество вещества ν=l моль, находится при температуре Т=350 К. Найти относительную погрешность ε в вычислении внутренней энергии газа, если газ рассматривать как идеальный. Расчеты выполнить для двух значений объема V: 1) 2 л; 2) 0,2 л.
5.49. Найти внутреннюю энергию U углекислого газа массой m=132 г при нормальном давлении p0 и температуре T==300 К в двух случаях, когда газ рассматривают: 1) как идеальный; 2) как реальный.
5.50. Кислород массой т=8 г занимает объем V=20 см3 при температуре T=300 К. Определить внутреннюю энергию U кислорода.
5.51. Определить изменение ΔU внутренней энергии неона, содержащего количество вещества ν=l моль, при изотермическом расширении его объема от V1=1 л до V2=2 л.
5.52. Объем углекислого газа массой m=0,1 кг увеличился от V1=103 л до V2=104 л. Найти работу А внутренних сил взаимодействия молекул при этом расширении газа.
5.53. В сосуде вместимостью V1= 1 л содержится m=10 г азота. Определить изменение ΔT температуры азота, если он расширяется в пустоту до объема V2=10 л.
5.54. Газообразный хлор массой m=7,l г находится в сосуде вместимостью V1=0,l л. Какое количество теплоты Q необходимо подвести к хлору, чтобы при расширении его в пустоту до объема V2=1 л температура газа осталась неизменной?
5.55. Найти изменение внутренней энергии ДU в результате изотермического расширения m=40 г гелия от объема V1=300 см3 до V2=600 см3.
5.56. Найти изменение внутренней энергии ДU в результате изотермического расширения m=40 г углекислого газа от объема V1=300 см3 до V2=600 см3.
5.57. Найти внутреннюю энергию водорода, если Т1=300 К, V=1 см3, m=1 г.
5.58. Найти внутреннюю энергию хлористого водорода, если Т=300 К, V=1 см3,
m=1 г.
5.59. Найти внутреннюю энергию углекислого газа, если Т=300 К, V=1 см3, m=1 г.
Поверхностное натяжение. Капиллярные явления.
5.60. Масса m 100 капель спирта, вытекающего из капилляра, равна 0,71 г. Определить поверхностное натяжение σ спирта, если диаметр d шейки капли в момент отрыва равен 1 мм.
5.61. Трубка имеет диаметр d1=0,2 см. На нижнем конце трубки повисла капля воды, имеющая в момент отрыва вид шарика. Найти диаметр d2 этой капли.
5.62. Какую работу А нужно совершить, чтобы, выдувая мыльный пузырь, увеличить его диаметр от d1=l см до d2=ll см? Считать процесс изотермическим.
5.63. Две капли ртути радиусом r=1 мм каждая слились в одну большую каплю. Какая энергия Е выделится при этом слиянии? Считать процесс изотермическим.
5.64. Воздушный пузырек диаметром d=2 мкм находится в воде у самой ее поверхности. Определить плотность р воздуха в пузырьке, если воздух над поверхностью воды находится при нормальных условиях.
5.65. На сколько давление р воздуха внутри мыльного пузыря больше атмосферного давления ро, если диаметр пузыря d=5мм?
5.66. Определить силу F, прижимающую друг к другу две стеклянные пластинки размерами 10×10 см, расположенные параллельно друг другу, если расстояние l между пластинками равно 22 мкм, а пространство между ними заполнено водой. Считать мениск вогнутым с диаметром d, равным расстоянию между пластинками.
5.67. Покровное стеклышко для микроскопа имеет вид круга диаметром d=16 мм. На него нанесли воду массой m=0,1 г и наложили другое такое же стеклышко; в результате оба стеклышка слиплись. С какой силой F, перпендикулярной поверхностям стеклышек, надо растягивать их, чтобы разъединить? Считать, что вода полностью смачивает стекло и поэтому меньший радиус r кривизны боковой поверхности водяного слоя равен половине расстояния d между стеклышками.
5.68. Глицерин поднялся в капиллярной трубке на высоту h=20 мм. Определить поверхностное натяжение σ глицерина, если диаметр d канала трубки равен 1 мм.
5.69. Диаметр d канала стеклянной трубки чашечного ртутного барометра равен 5 мм. Какую поправку Δp нужно вводить в отсчеты по этому барометру, чтобы получить верное значение атмосферного давления?
5.70. Разность Δh уровней жидкости в коленах U-образной трубки равна 23 мм. Диаметры d1 и d2 каналов в коленах трубки равны соответственно 2 и 0,4 мм. Плотность р жидкости равна 0,8 г/см3. Определить поверхностное натяжение σ жидкости.
5.71. В жидкость нижними концами опущены две вертикальные капиллярные трубки с внутренними диаметрами d1=0,05 см и d2=0,l см. Разность Δh уровней жидкости в трубках равна 11,6 мм. Плотность р жидкости равна 0,8 г/см3. Найти поверхностное натяжение σ жидкости.
5.72. В воду опущена на очень малую глубину стеклянная трубка с диаметром d внутреннего канала, равным 1 мм. Найти массу т вошедшей в трубку воды.
5.73. Капиллярная трубка диаметром d=0,5 мм наполнена водой. На нижнем конце трубки вода повисла в виде капли. Эту каплю можно принять за часть сферы радиуса r=3 мм. Найти высоту h столбика воды в трубке.
5.74. Широкое колено U-образного ртутного; манометра имеет диаметр d1=4 см, узкое d2=0,25 см. Разность Δh уровней ртути в обоих коленах равна 200 мм. Найти давление p которое показывает манометр, приняв во внимание поправку на капиллярность,
5.75. На какую высоту h поднимается вода между двумя параллельными друг другу стеклянными пластинками, если расстояние d между ними равно 0,2 мм?
5.76. Найти дополнительное (лапласовское) давление, создаваемое поверхностью находящегося под водой пузырька воздуха диаметром 18 мм; мыльного пузыря диаметром 20 мм.
5.77. Каким диаметром должен обладать мыльный пузырь, чтобы дополнительное давление на его поверхности было бы равно 200 Па?
5.78. Определить внутренний диаметр стеклянного капилляра, если искривленная поверхность воды в ней создает дополнительное давление 320 Па, а краевой угол равен 300.
|
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 |
