Молекулярная физика и термодинамика № 2

1. Оценить скорость, которую приобрели бы осколки закупоренной бутылки с водой, если бы взаимодействие между молекулами воды внезапно исчезло.

2. При соблюдении необходимых предосторожностей вода может быть переохлаждена до температуры t₁ = —10°С. Сколько льда образуется из такой воды массой m_о = 1 кг, если в нее бросить кусочек льда и этим вызвать замерзание воды? Какую температуру должна иметь переохлажденная вода, чтобы она целиком превратилась в лед? Удельная теплоемкость пере­охлажденной воды С_в = 4,19 кДж/(кг-К), льда С_л = 2,1 кДж/(кг-К). Удельная теплота плавления льда l = 0,33 МДж/кг.

3. Имеются три одинаковых дыоаровских сосуда А. Б и В. В первых двух налито по одному литру воды при температурах 80 и 20°С соответственно. Имеется также еще один пустой сосуд Г с абсолютно теплопроводными стенками. Размеры сосуда Г позволяют помещать его внутрь дььюаровских сосудов.

Можно ли, оперируя всеми четырьмя сосудами, на­греть при помощи горячей воды холодную так, чтобы ее конечная температура стала выше конечной темпе­ратуры горячей? Смешивать воду в сосудах А и Б при этом не разрешается.

Обычно задачу считают невыполнимой на том осно­вании, что переход тепла «сам собой» происходит лишь от тел, более нагретых, к телам с меньшей температурой и прекращается, как только температуры обоих тел сравняются. Однако задача все же имеет решение.

Попробуйте его отыскать

4. Сосуд объемом 2 л заполнен оксидом углерода (IV) и оксидом азота (I). При температуре 400 К давление в сосуде 415 кПа. Определите массу каждого газа в сосуде, если моляр­ная масса смеси равна 3,7 ×10^-2 кг/моль.

5. Вычислить теплопроводность l гелия при нормальных условиях.

6. Имеются три одинаковых дьюаровских сосуда А. Б и В. В первых двух налито по одному литру воды при температурах 80 и 20°С соответственно. Имеется также еще один пустой сосуд Г с абсолютно теплопроводными стенками. Размеры сосуда Г позволяют помещать его внутрь дьюаровских сосудов.

Можно ли, оперируя всеми четырьмя сосудами, на­греть при помощи горячей воды холодную так, чтобы ее конечная температура стала выше конечной темпе­ратуры горячей? Смешивать воду в сосудах А и Б при этом не разрешается.

Обычно задачу считают невыполнимой на том осно­вании, что переход тепла «сам собой» происходит лишь от тел более нагретых к телам с меньшей температурой и прекращается, как только температуры обоих тел сравняются. Однако задача все же имеет решение. Попробуйте его отыскать.

7. Разность удельных теплоемкостей С_р — С_v некоторого двухатомного газа равна 260 Дж/(кг×К). Найти молярную массу М га­за и его удельные теплоемкости С_р и С_v.

8. Если давление, под которым находится газ, изменить DР = 200 Па, то объем газа изменится на 3 л. Если давление изменить на 500 Па, объем изменится на 5 л. Каковы были начальный объем и давление газа? Температура газа во время опыта не менялась.

9. Обнаружено, что в запаянной U-образной трубке уровни воды в обоих коленах трубки остаются постоянными при различных наклонах трубки. Что находится в коленах над поверхностью воды?

10. Лед массой т₁ = 2 кг при температуре t₁ = 0° С был превра­щен в воду той же температуры с помощью пара, имеющего темпера­туру t₂ = 100° С. Определить массу т₂ израсходованного пара. Ка­ково изменение DS энтропии системы лед—пар?