Сборник задач по курсу общей физики: Учеб пособие 223 для студентов пед ин-тов по спец. №2105 «Физика» /Г. А. Загуста, Г. П. Макеева, А. С. Микулич и др.; Под ред. М. С. Цедрика. М.: Просвещение, 1989. 271 с.: ил
жүктеу/скачать 3,13 Mb.
|
cedrik
| ах
59 минус обусловлен тем, что перенос массы, происходит в направлении убывания плотности. Коэффициент диффузии: D = j-<v> <*>• Сила внутреннего трения dF между двумя слоями площадью dS9 движущимися с различными скоростями: dF= -4^dS, dx dv где г] — динамическая вязкость, - градиент скорости течения газа в направлении, перпендикулярном к площадке dS. Знак минус означает, что сила трения, действующая на более быстро движущиеся слои, направлена против скорости. Динамическая вязкость: Л=-§-<У> <^>р. где р — плотность газа. Количество теплоты, переносимое за время dt через площадку dS, расположенную перпендикулярно оси X: dQ = -x-^-dSdt, dx dT о где х — теплопроводность, градиент температуры. Знак dx минус показывает, что перенос внутренней энергии происходит в направлении убывания температуры. Теплопроводность: Х=Т<У> где cv — удельная теплоемкость газа при постоянном объеме1. Средняя длина свободного пробега молекул. Число столкновений В межзвездном пространстве содержится 1 молекула в объеме 15 см3. Какова средняя длина свободного пробега молекул, если предположить, что окружающие молекулы являются молекулами водорода? Чему равна средняя длина свободного пробега молекул гелия, если среднее расстояние между ними 4 нм? Средняя длина свободного пробега молекул воздуха при нормальном давлении 62,1 нм. Определить среднюю длину свободного пробега молекул воздуха при сверхвысоком вакууме (1,33 нПа). Температуру считать одной и той же. 1 См. с. 94. 60 * 12.4. В баллоне вместимостью 10 дм3 находится гелий массой г. Определить среднюю длину свободного пробега молекул гелия. Какова плотность разреженного кислорода, если средняя длина свободного пробега его молекул 1,0 см? Определить среднюю квадратичную скорость молекул аргона, находящегося под давлением 0,10 МПа, если известно, что средняя длина свободного пробега его молекул 0,10 мхм. Какое давление нужно создать в колбе диаметром 0,10 м, содержащей азот при температуре 20°С, чтобы получить вакуум? Можно ли считать состояние газа при давлении 133 мкПа высоким вакуумом, если он создан в колбе диаметром / = 0,50 м, содержащей кислород при 0°С? В сферическом сосуде диаметром / = 0,40 м находится азот при температуре 20°С. При каком давлении молекулы азота практически не будут сталкиваться друг с другом? В сферическом сосуде вместимостью 2,0 дм3 находится водород. При какой плотности водорода молекулы его практически не будут сталкиваться друг с другом? Каково среднее значение промежутка времени между двумя последовательными столкновениями молекул водорода при давлении 13,3 Па и температуре 100°С? Средняя длина свободного пробега молекул гелия при нормальных условиях 230 нм. Найти среднюю продолжительность свободного пробега молекул гелия при давлении 1,0 мПа и температуре 17°С. Сколько столкновений за 1,0 с испытывают молекулы углекислого газа, находящегося при нормальных условиях? Средняя квадратичная скорость молекул некоторого газа 900 м/с, а средняя длина свободного пробега при этих условиях 4,0 мкм. Определить среднее число столкновений молекул этого газа за 1 с. Средняя длина свободного пробега молекул водорода при некотором давлении и температуре 21°С равна 90 нм, В результате изотермического процесса давление газа увеличилось При температуре 47°С и некотором давлении средняя длина свободного пробега молекул кислорода 40 нм. В результате изотермического сжатия объем газа уменьшился в 2 раза. Определить среднее число столкновений молекул кислорода за 1,0 с в конце сжатия. В сосуде вместимостью 1,0 дм^ находится азот при температуре 7°С и давлении 0,20 МПа. Определить число столкновений молекул азота в этом сосуде за 1,0 с. Катод рентгеновской трубки имеет вид диска площадью 1*0 см2. Определить число молекул воздуха, ударяющихся за с о катод при температуре 17°С и давлении 13,3 мПа. 61 Как изменится число ударов молекул одноатомного газа о стенку баллона площадью 1 м2 за 1 с, если давление газа увеличится в 4 раза, в случае 1) изотермического и 2) изо- хорного процессов? Диффузия, вязкость и теплопроводность газов Средняя длина свободного пробега молекул гелия при нормальных условиях 0,23 мкм. Определить коэффициент диффузии гелия при этих условиях. Определить коэффициент диффузии кислорода при нормальных условиях. Каков коэффициент диффузии водорода при некоторых условиях, если коэффициент диффузии гелия при этих условиях 92 мм2/с? Коэффициент диффузии кислорода при нормальных условиях 14,1 мм2/с. Определить, каким будет коэффициент диффузии при температуре 50°С, если нагревание газа происходит при постоянном объеме. Во сколько раз изменится коэффициент диффузии двухатомного газа при уменьшении давления в 2 раза в результате изотермического расширения? Коэффициент диффузии углекислого газа при нормальных условиях 10 мм2/с. Определить динамическую вязкость углекислого газа при этих условиях. Вычислить коэффициент диффузии и динамическую вязкость азота при давлении 0,10 МПа и температуре 7°С. Для гелия динамическая вязкость при температуре 0°С равна 16,3 мкПа-с. Определить диаметр молекул гелия. Найти динамическую вязкость воздуха при температуре 100°С и нормальном давлении, если при нормальных условиях она равна 17,2 мкПа*с. При какой температуре динамическая вязкость азота равна динамической вязкости водорода при температуре 19°С? Пространство между двумя коаксиальными цилиндрами, радиусы которых равны 5 и 5,5 см, заполнено кислородом при температуре 0°С. Определить, выше какого давления динамическая вязкость кислорода не будет зависеть от давления. Определить теплопроводность хлора, если известно, что динамическая вязкость для него при этих условиях равна 12,9 мкПа-с. Определить теплопроводность аргона при нормальных условиях. Теплопроводность трехатомного газа с жесткими (объемными) молекулами равна 1,45 сВт/(м-К), а коэффициент диффузии при тех же условиях 10 мкм2/с. Определить число молекул в газе объемом 1,0 м3 при этих условиях. Найти предельное значение давления, ниже которого теплопроводность воздуха, заключенного между стенками сосуда 62 Дюара, начинает зависеть от давления. Расстояние между стенками / = 6,0 мм. Диаметр молекулы воздуха принять равным 0,30 нм. Температура газа 17°С. § 13. ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ Первое начало термодинамики может быть записано в виде: б Q = dU + 6A\ где 6Q — количество теплоты, подводимое к системе, dU — приращение внутренней энергии системы, ЬА' — работа, совершаемая системой против внешних сил. Внутренняя энергия идеального газа: и = Ъ°уТ’ м где Cv — молярная теплоемкость газа при постоянном объеме. Молярная теплоемкость газа при постоянном объеме: cv=±r. Молярная теплоемкость газа при постоянном давлении: Работа, совершаемая тазом: A' =\pdV. Работа при изотермическом процессе: A' = ^-ДГ1п^ч М V] Уравнение адиабатического процесса (уравнение Пуассона): pVy = const, где 7=;^ показатель адиабаты. Су Работа при адиабатном процессе: A’=jfiv (Г1“Г2)- Уравнение политропического процесса: рУп __ const9 с с где = — показатель политропы, С — молярная теплоем- жүктеу/скачать 3,13 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|