Контрольная работа 2

Студент-заочник должен решить 8 задач, номера которых определяются по таблицам вариантов 15, 16, 17.

Таблица 15

Варианты	Номера задач

Таблица 16

Варианты	Номера задач

Таблица 17

Варианты	Номера задач

201. Баллон объемом V = 40 л заполнен аргоном. Температура аргона Т = 300 К. Когда часть аргона израсходовали, давление в баллоне понизилось на D р = 100 кПа. Определить массу m израсходованного аргона считая процесс изотермическим.

202. В баллоне с объемом V = 20 л находится азот под давлением р₁= 5 атм и температуре Т₁= 300 К. Когда из баллона выпустили некоторую часть азота, давление упало до р₂= 3 атм, а температура установилась Т₂= 260 К. Определить массу m азота, выпущенного из баллона.

203. Два сосуда одинакового объема содержат гелий. В одном сосуде давление р₁= 2 МПа и температура Т₁= 300 К, в другом р₂= 3 МПа, Т₂= =500 К. Сосуды соединили трубкой и находящийся в них гелий охладили до температуры Т = 300 К. Определить установившееся в сосудах давление.

204. В сосуде объемом V = 50 л находится кислород. Температура кислорода Т = 300 К. Когда израсходовали часть кислорода, давление в баллоне упало на D р = 100 кПа. Определить массу израсходованного кислорода m, если температура газа в баллоне осталась неизменной.

205. 12 г газа занимает объем 4 ^.10 ^{– 3}м^-3 при температуре 7^оС. После нагревания газа при постоянном давлении его плотность стала равна 6 ^.10^-4 г/см ³. До какой температуры нагрели газ?

206. Небольшой пузырек воздуха поднимется со дна водоема глубиной 80 м. На какой глубине радиус пузырька увеличится вдвое? Температура воды по всей глубине одинакова. Атмосферное давление нормальное.

207. В ампуле при 0^оС находится азот под давлением 10^-6 мм рт. ст. Сколько молекул азота находится в 1 см ³при таком разрежении.

208. Под поршнем в цилиндре, площадь основания которого 100 см ², находится газ при 7^оС под давлением 740 мм рт. ст. На поршень положена гиря массой 20 кг. На сколько градусов надо нагреть газ для того, чтобы поршень вернулся в первоначальное положение? Тепловым расширением цилиндра пренебречь.

209. Нагнетательный насос засасывает с каждым ходом поршня 20 л воздуха при атмосферном давлении и температуре 22^оС. Затем насос подает этот воздух в резервуар объемом 0,15 м ³ в начале сообщавшийся с атмосферой. Сколько качаний должен сделать поршень, чтобы давление в резервуаре стало равным 4,0 атм при температуре 27^оС?

210. Ротационный насос захватывает за один оборот объем газа u = =0,5 л и выталкивает его в атмосферу. Сколько оборотов n должен сделать насос, чтобы понизить давление воздуха в сосуде объемом 50 л от значения р₀= 760 мм рт. ст. до значения р = 0,076 мм рт. ст.?

211. Поршневым воздушным насосом откачивают сосуд объемом V = 10 л. За один ход поршня насос захватывает объем воздуха D V = 0,2 л. Сколько следует сделать циклов, чтобы давление в сосуде уменьшилось в k = 1000 раз. Газ считать идеальным, процесс - изотермическом.

212. Компрессор захватывает при каждом качании V₀ = 5 ^.10 ^–³ м ³ воздуха при нормальном атмосферном давлении р₀ и температуре t₀ = –3^oС и нагнетает его в резервуар объемом V = 2 м ³, причем температура воздуха в резервуаре поддерживается равной t = – 53⁰С. Сколько качаний должен сделать компрессор, чтобы давление в резервуаре повысилось на D р = =4 ^.10⁵Па?

213. Под колпаком воздушного насоса емкостью 200 см³ находится воздух под давлением 760 мм рт. ст. Из-под колпака разрежающим насосом емкостью 50 см³ откачивают воздух. Определить давление воздуха под колпаком после пяти ходов поршня.

214. С помощью поршневого насоса объемом 16 л откачивают воздух из баллона, доводя давление в баллоне с 760 мм рт. ст. до 0,38 мм рт. ст., делая при этом 22 хода поршня. Определить объем баллона.

215. Найти число n ходов поршня, которое надо сделать, чтобы поршневым воздушным насосом откачать воздух из сосуда емкостью V = 20 л от давления р₀ = 10⁵Па до давления р = 10³Па, если емкость насоса DV = 0,5 л.

216. Упругость воздуха в сосуде равна 729 мм рт. ст. После трех ходов откачивающего поршневого насоса упругость воздуха упала до 216 мм рт. ст. Определить отношение объемов сосуда и цилиндра насоса.

217. Найти объем u засасывающей камеры поршневого насоса, если при откачивании этим насосом воздуха из баллона объемом V = 4 л давление уменьшается при каждом цикле в n = 1,2 раза.

218. До какого давления накачан футбольный мяч объема V = 3 л за n = 40 качаний поршневого насоса? При каждом качании насос захватывает из атмосферы объем воздуха u = 150 см³. Атмосферное давление р₀ = 0,1 МПа.

219. Газ занимает объем 10 л под давлением 2 атм. Определить кинетическую энергию поступательного движения всех молекул, находящихся в данном объеме.

220. Найти полную кинетическую энергию, а также кинетическую энергию вращательного движения одной молекулы аммиака (NH₃) при температуре 27⁰С.

221. Средняя длина свободного пробега молекул кислорода при нормальных условиях 10 ^–⁵ см. Вычислить среднюю арифметическую скорость молекул и число соударений в секунду для одной молекулы.

222. Один баллон объемом V₁ = 10 л содержит кислород под давлением р₁ = 1.5 МПа, другой баллон объемом V₂ = 22 л содержит азот под давлением р₂ = 0,6 МПа. Оба баллона были соединены между собой и оба газа смешались, образовав однородную смесь (без изменения температуры). Найти парциальные давления р₁ и р₂ обоих газов в смеси и полное давление р смеси.

223. Смесь водорода и азота общей массой m = 290 г при температуре

Т = 600 К и давлении р = 2,46 МПа занимает объем V = 30 л. Определить массу m₁азота.

224. В баллоне объемом V = 22,4 л находится водород при нормальных условиях. После того как в баллон было дополнительно введено некоторое количество гелия, давление в баллоне возросло до р = 0,25 МПа, а температура не изменилась. Определить массу m гелия, введенного в баллон.

225. Смесь состоит из водорода с массовой долей w₁ = 1/9 и кислорода с массовой долей w₂ = 8/9. Найти плотность р такой смеси газов при температуре Т = 300 К и давлении р = 0,2 МПа.

226. Смесь кислорода и азота находится в сосуде под давлением р = 1,2 МПа. Определить парциальные давления р₁ и р₂ г азов, если массовая доля w кислорода в смеси равна 20 %.

227. В сосуде объемом V = 10 л при температуре Т = 450 К находится смесь азота массой m₁ = 5 г и водорода массой m₂ = 2 г. Определить давление р смеси.

228. Смесь азота с массовой долей w₁ = 87,5 % и водорода с массовой долей w₂ = 12,5 % находится в сосуде объемом V = 20 л при температуре Т = 560 К. Определить давление р смеси, если масса m смеси равна 8 г.

229. Определить показатель адиабаты g идеального газа, который при температуре Т = 350 К и давлении р = 0,4 МПа занимает объем V = 300 л и имеет теплоемкость С_v = 857 Дж /К.

230. Определить относительную молекулярную массу m_r и молярную массу M газа, если разность его удельных теплоемкости c_p – c_v = = 2,08 кДж /(кг ^.К).

231. В сосуде объемом V = 6 л находится при нормальных условиях двухатомный газ. Определить теплоемкость с_v этого газа при постоянном объеме.

232. Определить молярные теплоемкости газа, если его удельные теплоемкости c_v = 10,4 кДж /(кг ^.К) и с_р = 14,6 кДж /(кг ^. К).

233. Найти удельные c_v и с_р и молярные C_v и С_р теплоемкости азота и гелия.

234. Вычислить удельные теплоемкости газа, зная, что его молярная масса M = 4 ^.10 ^–³ кг /моль и отношение теплоемкостей C_p / C_v = 1,67.

235. Трехатомный газ под давлением р = 240 кПА и температуре t = 20^oС занимает объем V = 10 л. Определить теплоемкость С_р этого газа при постоянном давлении.

236. Одноатомный газ при нормальных условиях занимает объем V = 5 л. Вычислить теплоемкость С_v этого газа при постоянном объеме.

237. Определить молярные теплоемкости С_v и С_р смеси двух газов – одноатомного и двухатомного. Количество газов соответственно равны 0,4 моль и 0,2 моль.

238. Определить удельные теплоемкости c_v и с_р водорода, в котором половина молекул распалась на атомы.

239. В сосуде находится смесь двух газов – кислорода массой m₁= 6 г и азота массой m₂= 3 г. Определить удельные теплоемкости c_v и с_р такой смеси.

240. Одноатомный газ, количество вещества которого n₁= 2 моль, смешан с трехатомным газом, количество вещества которого n₂= 2 моль. Определить молярные теплоемкости С_v и С_р этой смеси.

241. Смесь двух газов состоит из гелия массой m₁= 5 г и водорода массой m₂= 2 г. Найти отношение теплоемкостей С_v / С_р этой смеси.

242. Найти молярные теплоемкости С_v и С_р смеси кислорода массой m₁= 2,5 г и азота массой m₂= 1 г.

243. Относительная молекулярная масса газа m_r= 30, показатель адиабаты g = 1,40. Вычислить удельные теплоемкости с_v и с_р этого газа.

244. Какая часть молекул двухатомного газа распалась на атомы, если показатель адиабаты g образовавшейся смеси равен 1,5?

245. Найти среднее число столкновений < z > в единицу времени и длину свободного пробега < L > молекулы гелия, если газ находится под давлением р = 2 кПа при температуре Т = 200 К.

246. Найти среднюю длину свободного пробега < L > молекулы азота в сосуде объемом V = 5 л. Масса газа m = 0,5 г.

247. Водород находится под давлением р = 20 мкПа и имеет температуру Т = 300 К. Определить среднюю длину свободного пробега < L > молекулы такого газа.

248. При нормальных условиях длина свободного пробега < L > молекулы водорода равна 0,112 пм. Определить диаметр d молекулы водорода.

249. Сосуд, содержащий газ, движется со скоростью u₀ , затем быстро останавливается. На сколько увеличится при этом средний квадрат скорости теплового движения молекул газа в случаях: одноатомного газа? Двухатомного газа? Газ считать идеальным.

250. Кислород находится под давлением р = 133 нПа при температуре Т = 200 К. Вычислить среднее число столкновений < z > в единицу времени молекулы кислорода при этих условиях.

251. Водород массой m = 2 г занимает объем V = 2,5 л. Определить среднее число столкновений < z > в единицу времени молекулы водорода.

252. Средняя длина свободного пробега < L > молекулы водорода при нормальных условиях равна 2 мм. Найти плотность r водорода при этих условиях.

253. При адиабатическом сжатии давление воздуха было увеличено от р₁= 50 кПа до р₂= 0,5 МПа. Затем при неизменном объеме температура воздуха была понижена до первоначальной. Определить давление р₃г аза в конце процесса.

254. Один киломоль газа изобарически нагревается от 20^оС до 600^оС, при этом газ поглощает 1,2^.10⁷ Дж тепла. Найти число степеней свободы молекул газа, приращение внутренней энергии газа, работу газа.

255. Водород занимает объем 1 м³при давлении р₁= 10⁵Па. Газ нагрели при постоянном объеме V = const до давления р₂= 3^.10⁵ Па. Определить изменение внутренней энергии газа, работу совершенную газом, количество теплоты, сообщенной газу.

256. Какое количество теплоты выделится, если 1 г азота, взятый при температуре 0^оС при давлении 1 атм, изотермически сжать до давления 10 атм.

257. Один грамм гелия нагрет на 100^оС при постоянном давлении. Определить количество теплоты, переданное газу, работу расширения и приращение внутренней энергии газа.

258. Кислород массой m = 200 г занимает объем V₁= 100 л и находится под давлением р₁= 200 кПа. При нагревании газ расширился при постоянном давлении до объема V₂= 300 л, а затем его давление возросло до р₃= 500 кПа при неизменном объеме. Найти изменение внутренней энергии DU газа, совершенную им работу А и теплоту Q, переданную газу.

259. Объем водорода при изотермическом расширении увеличился в n = 3 раза. Определить работу А, совершенную газом, и теплоту Q, полученную им при этом. Масса m водорода равна 200 г.

260. Водород массой m = 40 г, имевший температуру Т = 300 К, адиабатически расширился, увеличив объем в n₁= 3 раза. Затем при изотермическом сжатии объем газа уменьшился в n₂= 2 раза. Определить полную работу А, совершенную газом, и конечную температуру Т газа.

261. Один грамм гелия нагрет на 100^оС при постоянном давлении. Определить количество теплоты, переданное газу, работу расширения и приращение внутренней энергии газа.

262. Азот массой m = 0,1 кг был изобарически нагрет от температуры Т₁= 200 К до температуры Т₂= 400 К. Определить работу А, совершенную газом, полученную им теплоту Q и изменение DU внутренней энергии азота.

263. Кислород массой m = 250 г, имевший температуру Т₁= 200 К, был адиабатически сжат. При этом была совершена работа А = 25 кДж. Определить конечную температуру Т газа.

264. Во сколько раз увеличится объем водорода, содержащий количество вещества n = 0,4 моль при изотермическом расширении, если при этом газ получит теплоту Q = 800 Дж? Температура водорода Т = 300 К.

265. В баллоне при температуре Т₁= 145 К и давлении р₁= 2 МПа находится кислород. Определить температуру Т₂ и давление р₂ кислорода после того, как из баллона будет очень быстро выпущена половина газа.

266. Определить работу А₂ изотермического сжатия газа, совершающего цикл Карно, КПД. Которого h = 0,4 , если работа изотермического расширения равна А₁= 8 Дж.

267. Газ, совершающий цикл Карно, отдал охладителю теплоту Q₂= 14 кДж. Определить температуру Т₁нагревателя, если при температуре охладителя Т₂= 280 К работа цикла А = 6 кДж.

268. Газ, являясь рабочим веществом в цикле Карно, получил от нагревателя теплоту Q₁= 4,38 кДж и совершил работу А = 2,4 кДж. Определить температуру нагревателя, если температура охладителя Т₂= 273 К.

269. Газ, совершающий цикл Карно, отдал охладителю 67% теплоты, полученной от нагревателя. Определить температуру Т₂охладителя, если температура нагревателя Т₁= 430 К.

270. Во сколько раз увеличится коэффициент полезного действия h цикла Карно при повышении температуры Т₁нагревателя от 380 К до 560 К? Температура охладителя Т₂= 280 К.

271. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. Температура Т₁нагревателя равна 500 К, температура охладителя Т₂ = 250 К. Определить термический КПД h цикла, а также работу А₁ , совершенную рабочим веществом при изотермическом расширении, если при изотермическом сжатии совершена работа А₂= 70 Дж.

272. Газ, совершающий цикл Карно, получает теплоту Q₁= 84 кДж. Какую работу А совершает газ, если температура Т₁ нагревателя в три раза выше температуры Т₂ охладителя?

273. Совершая цикл Карно, газ получил от нагревателя теплоту Q₁= 500 Дж и совершил работу А = 100 Дж. Температура нагревателя Т₁= 400 К. Определить температуру Т₂ охладителя.

274. Имеется сосуд, разделенный перегородкой на две части. В одной из них находится n₁ молей одного газа, в другой – n₁ молей другого газа. Оба газа идеальные, температура и давление обоих газов одинаковы. Перегородку убирают и газы полностью перемешиваются. Найти приращение энтропии DS смеси газов.

275. При t = 25^оС и р =1013 гПа энтропия моля азота равна 152 Дж /(моль К), а моля кислорода 205 Дж/(моль К). Полагая, что в воздухе на одну молекулу кислорода приходится четыре молекулы азота, и пренебрегая остальными компонентами воздуха, найти энтропию S_м моля воздуха при 25^оС.

276. Температура в комнате объема V = 50,0 м³ поднялась от 15 до 20^оС. Определить приращение энтропии DS воздуха, содержащегося в комнате. Атмосферное давление предполагается неизменными равным р = 1013 гПа.

277. Некоторый идеальный газ совершает при температуре Т = 300 К обратимый изотермический процесс, в ходе которого над газом совершается работа А = – 900 Дж. Найти приращение энтропии DS газа.

278. Переход некоторой термодинамической системы из равновесного состояния 1 в равновесное состояние 2 сопровождается получением тепла Q и приращением свободной энергии DF. Температура и энтропия изменяются от значений Т₁, S₁ до Т₂, S₂. Какую работу А совершает при этом система?

279. Теплоизолированный сосуд разделен на две равные части перегородкой, в которой имеется закрывающееся отверстие. В одной половине сосуда содержится т = 10,0 г водорода. Вторая половина откачана до высокого вакуума. Отверстие в перегородке открывают, и газ заполняет весь объем. Считая газ идеальным, найти приращение его энтропии.

280. В результате изохорического нагревания водорода массы 1 г давление газа р увеличилось в 2 раза. Определить изменение энтропии DS.

ЛИТЕРАТУРА

1. Савельев И.В. Курс общей физики. М., 1977 - 1979, т.1 - 3.

2. Детлаф А.А. и др. Курс физики. М., 1973 - 1977, 1980, т.1 - 3.

3. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. М., 1990.

4. Фирганг Е.В. Руководство к решению задач по курсу общей физики. М., 1977.

5. Савельев И.В. Сборник вопросов и задач по общей физике. М., 1982.

6. Сена Л.А. Единицы физических величин и их размерности. М., 1980.

7. Чертов А.Г. и др. Задачник по физике. М., 1973.

Содержание

Введение ........................................................................................................
Общие методические указания................................................................
Международная система единиц.............................................................
Фундаментальные физические константы..............................................
1. Физические основы механики.................................................................
Единицы механических величин..............................................................
Элементы теории относительности..........................................................
Неинерциальные системы отсчета...........................................................
Примеры решения задач по механике ...................................................
Контрольная работа 1..............................................................................
2. Молекулярная физика и термодинамика..............................................
Единицы тепловых величин.....................................................................
Примеры решения задач по молекулярной физике и термодинамике
Контрольная работа 2...............................................................................
Литература.....................................................................................................

ТИМЕРКАЕВ Борис Ахунович,

ГАЙСИН Фивзат Миннибаевич,

ГАЛИМОВ Дамир Гумерович,

МОРОЗОВА Наиля Кавиевна,

ЮНУСОВ Ринат Файзрахманович,

ШАВАЛИЕВ Хаммат Миннахметович,

ГАЙНУЛЛИНА Наиля Шамилевна,

КАСАТКИНА Лидия Анатольевна

ФИЗИКА

МЕХАНИКА. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ТЕРМОДИНАМИКА.

Методические указания и контрольные задания

для студентов - заочников

Ответственный за выпуск И.А. Вячеславова

ЛР № 020678 от 09.12.92

Формат 60х84 1/16. Бумага газетная. Печать офсетная.

Печ.л. Усл.печ.л. Усл.кр.–отт. Уч.–изд.л. .

Тираж . Заказ .

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Издательство Казанского государственного

технического университета

Типография издательства Казанского государственного

технического университета.

420111, Казань, К. Маркса, 10

______________________________________________________________________________________________________

О Т З Ы В

на методические указания и контрольные задания для студентов - заочников 1 курса КГТУ им. А.Н. Туполева по физике «Механика. Молекулярная физика. Термодинамика.» авторов: Галимова Д.Г., Гайсина Ф.М., Морозовой Н.К., Тимеркаева Б.А., Закирова Д.У., Шавалиева Х.М., Юнусова Р.Ф., Касаткиной Л.А.

Рассматриваемое пособие для студентов - заочников составлено группой авторов в соответствии с программой по физике для технических вузов. Пособие состоит из 3-х разделов: теоретической части по механике, молекулярной физике и термодинамике, части с решениями задач и контрольным заданием по механике, молекулярной физике и термодинамике. На каждый раздел подобраны задачи с анализом решений и задачи для самостоятельного решения. Контрольные задачи включают 8 вариантов по 10 задач.

Считаю, что данное пособие может быть рекомендовано для студентов - заочников технических вузов и опубликовано в издательстве КГТУ им. А.Н. Туполева.

О Т З Ы В

Методическое пособие представляет собой руководство к самостоятельному изучению курса физики и предназначено для студентов - заочников высших технических учебных заведений. Пособие охватывает разделы механики, молекулярной физики, термодинамики и полностью соответствует программе. В пособии изложение материалов осуществлено методически грамотно. Вначале приведена программа курса физики, а затем по каждой теме приведены: сводка основных формул и законов, методические указания к решению задач, разбор задач, задания для самостоятельной работы и задачи для контрольных работ. Большое количество приведенных задач позволяет составлять множество вариантов. По определенной схеме студент безошибочно может найти задачи своего варианта.

ВЫПИСКА

из протокола совместного заседания кафедр общей и технической физики КГТУ им. А.Н. Туполева от 2 июля 1997 года

СЛУШАЛИ: Сообщение доцента Галимова Д.Г. о подготовке к изданию методических указаний и контрольных заданий для студентов - заочников 1 курса КГТУ им. А.Н. Туполева по физике «Механика. Молекулярная физика. Термодинамика.» авторов: Галимова Д.Г., Гайсина Ф.М., Морозовой Н.К., Тимеркаева Б.А., Закирова Д.У., Шавалиева Х.М., Юнусова Р.Ф., Касаткиной Л.А.

РЕШИЛИ: рекомендовать к изданию методические указания и контрольные задания для студентов - заочников 1 курса КГТУ им. А.Н. Туполева по физике «Механика. Молекулярная физика. Термодинамика.» авторов: Галимова Д.Г., Гайсина Ф.М., Морозовой Н.К., Тимеркаева Б.А., Закирова Д.У., Шавалиева Х.М., Юнусова Р.Ф., Касаткиной Л.А. через издательство КГТУ им.А.Н.Туполева.

Председатель заседания Б.А. Тимеркаев

Секретарь заседания Н.К. Морозова

ВЫПИСКА

из протокола совместного заседания кафедр общей и технической физики КГТУ им. А.Н. Туполева от 2 июля 1997 года

СЛУШАЛИ: Сообщение доцента Шавалиева Х.М.. о подготовке к изданию пособия по физике для студентов - заочников «Основы механики, молекулярной физики и термодинамики» авторов: Галимова Д.Г., Гайсина Ф.М., Морозовой Н.К., Тимеркаева Б.А., Закирова Д.У., Шавалиева Х.М., Юнусова Р.Ф., Касаткиной Л.А.

РЕШИЛИ: рекомендовать к изданию пособия по физике для студентов - заочников «Основы механики, молекулярной физики и термодинамики» авторов: Галимова Д.Г., Гайсина Ф.М., Морозовой Н.К., Тимеркаева Б.А., Закирова Д.У., Шавалиева Х.М., Юнусова Р.Ф., Касаткиной Л.А. через издательство КГТУ им. А.Н. Туполева.

Председатель заседания Б.А. Тимеркаев

Секретарь заседания Н.К. Морозова

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89