Явления переноса: диффузия, вязкость, теплопроводность

 

2.271. Воздух содержит 30 % водяного пара. Считая сухой воздух двухатомным газом с молярной массой 0,029 кг/моль, определить удельную теплоемкость влажного воздуха при постоянном давлении.

2.272. Найти удельные теплоемкости воздуха с _p и с _v, считая, что в его составе находится: азот – 78 %, кислород – 21 % и аргон – 1 %.

2.273. Определить показатель адиабаты γ идеального газа, который при температуре Т = 350 К и давлении P = 4·10⁵ Па занимает объем V = 0,3 м³ и имеет теплоемкость с _v = 857 Дж/К.

2.274. В сосуде объемом V = 8 л находится при нормальных условиях двухатомный газ. Определить теплоемкость с _v этого газа при постоянном объеме.

2.275. Определить молярные теплоемкости газа, если известны его удельные теплоемкости с _v = 10,4 кДж/(кг∙К) и с _p = 14,6 кДж/(кг∙К).

2.276. Найти удельные с _v и с _p и молярные С _v и С _p теплоемкости кислорода и аргона.

2.277. Вычислить удельные с _v и с _p теплоемкости газа, зная, что его молярная масса μ = 4·10^–3 кг/моль, а отношение теплоемкостей С _p / С _v = 1,67.

2.278. Трехатомный газ, находящийся под давлением P = 0,24 МПа и температуре Т = 293 К, занимает объем V = 10 л. Определить теплоемкость с _p этого газа при постоянном давлении.

2.279. Одноатомный газ при нормальных условиях занимает объем 10 л. Вычислить теплоемкость c_v этого газа при постоянном объеме.

2.280. Определить удельные теплоемкости с _v и с _p кислорода, в котором половина молекул распалась на атомы.

2.281. Определить молярные теплоемкости С _v и С _p газовой смеси, состоящей из одноатомного газа, количество вещества которого ν₁ = 2 моль и трехатомного – количество вещества которого ν₂ = 4 моль.

2.282. Относительная молярная масса газа рана 30, показатель адиабаты γ = 1,4. Вычислить удельные теплоемкости с _v и с _p этого газа.

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

2.284. Удельная теплоемкость некоторого двухатомного газа с _p = 14,6 кДж/(кг·К). Найти молярную массу этого газа.

2.285. Плотность некоторого двухатомного газа при нормальных условиях ρ = 1,59 кг/м³. Найти удельные теплоемкости с _v и с _p этого газа.

2.286. Найти молярную массу и число степеней свободы молекул идеального газа, если известны его удельные теплоемкости: с _v = 650 кДж/(кг·К) и с _p = 910 кДж/(кг·К).

2.287. Азот массой 10 г был нагрет на Δ Т = 50 К при постоянном давлении. Определить работу расширения газа.

2.288. Газ, занимавший объем 16 л под давлением 200 кПа, был изобарно нагрет от температуры 300 К до температуры 400 К. Определить работу расширения газа.

2.289. Какая работа совершается при изотермическом расширении кислорода массой 32 г, взятого при температуре 300 К, если объем газа увеличивается в 4 раза.

2.290. При адиабатном сжатии водорода массой 1 кг совершена работа 200 Дж. Определить конечную температуру Т ₂ газа, если до сжатия водород находился при температуре Т ₁ = 300 К.

2.291. Определить работу адиабатного расширения азота массой 14 г, если температура газа понизилась на 20 К.

2.292. Кислород массой 5 г, имевший температуру t ₁ = 25 °С, был адиабатно сжат так, что его объем уменьшился в 5 раз. Определить конечную температуру t ₂ газа и работу сжатия.

2.293. Водород, занимавший объем V ₁ = 2 л под давлением P ₁ = 0,15 МПа, адиабатно расширился до объема 20 л. Определить работу расширения газа.

2.294. 5 г углекислого газа были нагреты на 20 К в условиях свободного расширения. Найти работу расширения газа.

2.295. При изотермическом расширении 15 г кислорода, находящегося при температуре 27 °С, была совершена работа 1050 Дж. Во сколько раз изменилось давление при расширении?

2.296. Аргон, находящийся при нормальных условиях, изотермически расширяется от объема V ₁ = 2,5 л до V ₂ = 5 л. Найти работу, совершенную газом при расширении.

2.297. Кислород массой 8 г изотермически расширяется при температуре 0 °С. При этом его давление изменяется от P ₁ = 300 кПа до P ₂ = 100 кПа. Найти работу, совершенную газом при расширении.

2.298. Работа изотермического расширения некоторого газа массой 20 г оказалась равной 650 Дж. Объем газа при этом увеличился от V ₁ до 5 V ₁. Найти среднюю квадратичную скорость молекул газа при этой температуре.

2.299. При изобарном расширении газа, занимающего объем V = 1,5 м³, давление его изменяется от P ₁ = 0,3 МПа до P ₂ = 0,1 МПа. Найти работу, совершенную газом.

2.300. Газ, занимающий объем 15 дм³ под давлением P = 0,3 МПа, изобарно нагрет от 10 до 110 ^оС. Определить работу, совершенную газом.

2.301. При изобарном сжатии объем водорода массой 5 кг уменьшился в 1,5 раза. Определить работу, совершенную газом, если его начальная температура 27 °С.

2.302. Азот массой 10 г, имевший температуру Т = 350 К, адиабатно расширился, увеличив объем в 4 раза. Затем при изотермическом сжатии объем газа уменьшился в 3 раза. Определить полную работу, совершенную газом, и конечную температуру газа.

2.303. Найти выражение для работы идеального газа в политропном процессе при изменении его объема от V ₁ до V ₂. Начальное давление p ₁ и показатель политропы n заданы.

2.304. Газ массой 2 кг находится при температуре Т = 300 К под давлением 0,1 МПа. В результате изотермического сжатия давление газа увеличилось в 1,5 раза. Работа, затраченная на сжатие, А = –256 кДж. Найти первоначальный удельный объем газа, а также определить, какой это газ.

2.305. При изотермическом сжатии 4,4 кг углекислого газа его объем уменьшился в 3 раза. Определить работу сжатия, если температура газа 300 К.

2.306. При изотермическом расширении 2,4 кг водорода была совершена работа 120 кДж. Определить, во сколько раз изменилось давление газа, если его начальная температура 10 °С.

2.307. Газ объемом 40 л, находящийся под давлением P ₁ = 0,2 МПа, нагревают при постоянном объеме до давления P ₂ = 0,4 МПа, после чего газ изотермически расширяется до первоначального давления, затем его охлаждают при постоянном давлении до первоначального объема. Определить работу, совершенную газом в каждом из этих процессов.

2.308. Кислород массой 10 кг был нагрет на Δ Т = 50 К при постоянном объеме V. Найти: 1) количество теплоты Q, сообщенное газу; 2) изменение Δ U внутренней энергии; 3) совершенную газом работу А.

2.309. Углекислый газ занимает объем V ₁ = 5 м³ при давлении P ₁ = 50 кПа. После нагревания газа при постоянном объеме его давление увеличилось до P ₂ = 150 кПа. Найти: 1) изменение внутренней энергии Δ U; 2) совершенную газом работу А; 3) количество теплоты Q, сообщенное газу.

2.310. При изохорном нагревании водорода объемом V = 10 л давление газа изменилось на Δ P = 0,2 МПа. Найти количество теплоты Q, сообщенное газу.

2.311. Баллон вместимостью 5 л содержит кислород при температуре 280 К под давлением 0,2 МПа. Каковы будут температура и давление, если газу сообщить количество теплоты 3 кДж.

2.312. Азот нагревают при постоянном давлении P = 100 кПа. При этом его объем увеличивается от V ₁ = 1,5 м³ до V ₂ = 3,5 м³. Определить: 1) изменение внутренней энергии азота; 2) работу, совершенную им при нагревании; 3) количество теплоты, сообщенное газу.

2.313. Аргону, нагревающемуся при постоянном давлении, было сообщено количество теплоты Q = 15 кДж. Определить работу, которую совершил при этом газ, и изменение его внутренней энергии.

2.314. Кислород массой 50 г был нагрет на Δ Т = 150 К при постоянном давлении. Определить: 1) количество теплоты Q, переданное газу; 2) работу расширения; 3) приращение Δ U внутренней энергии газа.

2.315. Азот массой m = 1,4 кг занимает объем V ₁ = 2 м³ и находится под давлением P ₁ = 0,1 МПа. Газ был нагрет сначала при постоянном давлении до объема V ₂ = 3 м³, а затем при постоянном объеме до давления P ₃ = 0,25 МПа. Найти: 1) изменение внутренней энергии газа; 2) совершенную им работу; 3) количество теплоты, переданное газу. Построить график процесса.

2.316. Углекислый газ расширяется при постоянном давлении. Определить работу расширения, если газу сообщено количество теплоты 2 кДж.

2.317. Кислород массой 62 г расширяется изотермически при температуре 250 К, при этом объем газа увеличивается в 3 раза. Найти: 1) изменение внутренней энергии газа; 2) работу, совершаемую газом при расширении; 3) количество теплоты, полученное газом.

2.318. При сжатии азота от V ₁ = 50 дм³ до V ₂ = 25 дм³ его давление увеличилось от P ₁ = 0,2 МПа до P ₂ = 0,35 МПа. Найти увеличение внутренней энергии газа.

2.319. Азот массой 20 г находится под давлением 400 кПа, при температуре 300 К. После изобарного нагревания газ занял объем 5 л. Найти количество теплоты Q, полученное газом; изменение внутренней энергии Δ U газа и работу А, совершенную газом при расширении.

2.320. Углекислый газ массой 12 г, находящийся при температуре 17 °С, расширяется в два раза за счет притока тепла извне. Найти количество теплоты Q, сообщенное газу; работу А расширения газа и изменение внутренней энергии Δ U газа.

2.321. Водород в количестве ν = 2 кмоль нагревается при постоянном давлении на Δ Т = 150 К. Найти количество теплоты Q, сообщенное газу; работу А расширения газа и изменение внутренней энергии Δ U газа.

2.322. Двухатомному газу сообщено количество теплоты Q = 2,4 кДж. Найти работу, совершенную газом при изобарном расширении, и изменение его внутренней энергии.

2.323. При изобарном расширении трехатомного газа была совершена работа А = 162 кДж. Какое количество теплоты Q было передано газу?

2.324. В сосуде под поршнем находится аргон массой 2 г. Какое количество теплоты Q надо затратить, чтобы нагреть газ на Δ Т = 20 К? На сколько при этом поднимется поршень? Масса поршня 500 г, площадь поперечного сечения 5 см². Давление над поршнем P = 100 кПа.

2.325. При изотермическом нагревании 20 г водорода, находящегося при температуре 7 °С, была совершена работа А = 1260 Дж. Во сколько раз изменилось давление при расширении?