Молекулярная физика и термодинамика №4

1. Оценить, какая часть атмосферного кислорода Земли израс­ходуется при сжигании двух миллиардов тонн угля?(Этацифра близка к данным о мировой добыче угля за год.)

2. В дьюаровском сосуде, содержащем жидкий азот при температуре t_а = —195°С, за время t₁=24 ч испаряется азот объемом v_i = 10^{-3 м3} при температуре окружающего воздуха t_в = 20°С. Определите удельную теплоту парообразования азота, если известно, что при температуре t_д = 0°С в том же сосуде за время t₂ = 22,5 ч тает лед массой т_л = 4×10^{-3 кг}. Считать, что количество теплоты, подводимое ежесекундно к сосуду, пропор­ционально разности температур снаружи и внутри сосуда. Плот­ность жидкого азота r₁ = 800 кг/м³, удельная теплота плавле­ния льда l = 0,33 МДж/кг.

3. Чтобы система совершила работу, к ней на основа­нии закона сохранения энергии необходимо подвести со­ответствующее количество энергии. Так, чтобы газ, на­ходящийся под поршнем в цилиндре, расширяясь, под­нимал поршень, необходимо газ подогревать. Но иногда тех же результатов можно добиться, дей­ствуя противоположным образом. Нальем воду в чугун­ный шар доверху и герметически закупорим его. Если теперь охладить шар ниже 0°С, отняв у него тепло, то замерзающая вода разорвет чугун, т.е. совершит работу. Где же источник энергии, разрушивший шар?

4. При каком давлении р средняя длина свободного пробега молекул азота равна 1 м, если температура равна 100 К?

5. Найти зависимость теплопроводности l от температуры Т при следующих процессах: 1) изобарическом; 2) изохорическом. Изобразить эти зависимости на графиках.

6. В некоторых странах при измерении температур до сих пор пользуются шкалой, предложенной в 1730 г. французским физиком Р. А. Реомюром (1683—1757). В этой шкале точка плавления льда, как и в шкале Цельсия, принята за 0°, но считается, что вода при нормальном давлении закипает при 80⁰R*.

Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагревания 100 г воды. взятой при температуре таяния льда, до кипения. Вычисления, выполненные в международной системе единиц по шкале Цельсия, дают

Q₁ = 0,1 кг×4,19 кДж/(кг.°С)×100°С = 41,9 кДж.

Те же вычисления, произведенные в градусах шкалы Реомюра, приводят к значению

Q₂ = 0,1 кг×4,19 кДж/(кг⁰R)×80⁰R = 33,5 кДж,

т.е., пользуясь второй шкалой, мы, казалось бы, затра­чиваем на нагревание воды на 8,4 кДж меньше теплоты. Так ли это?

7. Определить удельную теплоемкость c cмеси газов, содержа­щей V₁ = 5 л водорода и V₂ = 3 л гелия. Газы находятся при оди­наковых условиях.

8. При изотермическом расширении водорода массой т = 1 г, имевшего температуру T = 280 К, объем газа увеличился в три раза. Определить работу A расширения газа.

9. Что такое нуль на шкале Кельвина?

10. Водород массой т = 100 г был изобарически нагрет так, что объем его увеличился в п = 3 раза, затем водород был изохорически охлажден так, что давление его уменьшилось в п = 3 раза Найти изменение DS энтропии в ходе указанных процессов