Партнеры
Вход в систему
Яндекс.Метрика
on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 9 гостей.

Задачник Кванта

МКТ. Термодинамика

121.Ф665. В теплоизолированном сосуде имеются две жидкости с удельными теплоемкостями c1 и с2, разделенные нетеплопроводящей перегородкой. Температуры жидкостей различны. Перегородку убирают, и после установления теплового равновесия разность между начальной температурой одной из жидкостей и установившейся в сосуде температурой оказывается в два раза меньше разности начальных температур жидкостей. Найдите отношение масс первой и второй жидкостей.

122.Ф669. Перевернутый тонкостенный стакан с пробковым дном толщиной d плавает на границе раздела двух жидкостей с плотностями ρ1 и ρ2. Верхняя часть стакана находится на высоте Н над границей раздела (рис.). Сечение стакана S. На какую высоту поднимется стакан, если в дне стакана появится дырка?


123.Ф671. Имеется 1 л горячей воды с температурой T1 и 1 л холодной воды с температурой Т2. Можно ли сделать так, чтобы окончательная температура воды, бывшей сначала холодной, стала выше температуры воды, которая была сначала горячей?

124.Ф674. Серный ангидрид SO3 в количестве ν1 = 1 моль поместили в замкнутый сосуд и нагрели до температуры T1 = 1000 К, при которой SO3 частично диссоциирует на сернистый ангидрид SO2 и кислород: SO3 = SO2 + О2. Степень диссоциации в этих условиях оказалась равной α1 = 0,2 (т.е. диссоциировали 20 % первоначально имевшихся молекул SO3). Когда в тот же сосуд поместили ν2 = 0,4 моль SO3, то оказалось, что для получения такого же, как в первом опыте, давления газ надо нагреть до температуры T2 = 2000 К Определите степень диссоциации SO3 во втором опыте. Все вещества в обоих опытах находятся в газообразном состоянии.

125.Ф690. Между точками А и В на поверхности Луны, расположенными на угловом расстоянии 90°, прорыт прямолинейный канал (рис.), заполненный воздухом при нормальной температуре. Давление воздуха в середине канала р = 105 Па. Найдите давление воздуха в канале у поверхности Луны. Луну считать однородным шаром диаметром D = 3480 км. Ускорение свободного падения на поверхности Луны в шесть раз меньше земного.


126.Ф695. В простейшей модели звезда рассматривается как газовый шар, находящийся в равновесии в собственном поле тяжести. Считая, что газ состоит из полностью ионизованных атомов водорода и гелия, оцените температуру звезды. Масса звезды М, радиус r, относительное содержание водорода в газе n.

127.Ф701. На рисунке показано распределение температуры вдоль тонкого однородного теплоизолированного стержня в некоторый момент времени. Как будет меняться распределение температуры в дальнейшем? Какое распределение установится через достаточно долгое время?


128.Ф705. Горизонтально расположенный цилиндрический теплоизолированный сосуд объемом V0 = 100 л, заполненный гелием, разделен на две части теплонепроницаемым поршнем, который может перемещаться без трения. Газу, находящемуся в левой части сосуда, сообщают количество теплоты Q = 100 Дж. Найдите изменение давления в сосуде к тому моменту, когда поршень перестанет двигаться.

129.Ф711. В таблице приведены экспериментальные данные о теплоемкостях и молярных массах некоторых твердых тел. На основании этих данных установите некоторую физическую закономерность и заполните три пустые клеточки таблицы. Какова предполагаемая точность ваших предсказаний (в процентах)?


Серебро Аллюминий Золото Висмут Кобальт Медь Железо Литий Магний Никель Платина Титан Ванадий
с, Дж/(г?К)
0,238
0,9
0,128
0,122
0,417
0,383
0,447
3,52
0,43
0,131
0,484
А, г/моль
107
27
197
209
59
64
7
24
60
196
48
51


130.Ф726. В длинной горизонтально расположенной теплоизолированной трубе между двумя поршнями массой m каждый находится 1 моль идеального одноатомного газа при температуре Тo. Вне поршней − вакуум. В начальный момент скорости поршней направлены в одну сторону и равны v и 3v. До какой максимальной температуры нагреется газ? Поршни тепло не проводят.

131.Ф740. В сосуде находится смесь газов − гелия и кислорода. При температуре t = −2 °С и давлении р = 0,9 атм плотность этой смеси ρ = 0,44 кг/м3. Каким станет давление в сосуде, если из него удалить половину молекул кислорода?

132.Ф744. Космический аппарат представляет собой жесткую тонкостенную сферу радиусом R = 2 м, наполненную газом. Внутри аппарата находится шар радиусом r = R/2, наполненный тем же газом, что и весь аппарат, но при большем давлении. Шар касается внутренней поверхности аппарата. В результате повреждения шар лопнул. Найдите, во сколько раз изменилось давление внутри аппарата, если оказалось, что весь аппарат при этом сместился на расстояние а = 0,5 м. Массой оболочек пренебречь; температуру считать неизменной.

133.Ф745. Теплоизолированный сосуд разделен на две части теплоизолированным поршнем, который может перемещаться в сосуде без трения. В левой части сосуда содержится 1 моль идеального одноатомного газа, в правой − вакуум. Поршень соединение правой стенкой сосуда пружиной, длина которой в свободном состоянии равна длине сосуда. Пренебрегая теплоемкостью сосуда, поршня и пружины, определите теплоемкость системы.

134.Ф755. Спутник представляет собой легкую жесткую сферу радиусом R = 1 м и массой М = 1 кг, наполненную воздухом при давлении р = 10−3 атм и температуре Т = 300 К. Одновременно в стенке сферы открываются два клапана, расположенные друг от друга на расстоянии, равном радиусу сферы. Площади клапанов S1 = 10−4 см2 и S2 = 2 × 10−4 см2. Найдите величину отклонения спутника от прежней траектории за время τ = 100 с.

135.Ф756. Баллон объемом V = 2 л содержит m = 2 г водорода и немного воды. Давление в сосуде р1 = 17 атм. Сосуд нагревают так, что давление в нем увеличивается до p2 = 26 атм. Сколько воды при этом испаряется? Чему равны начальная и конечная температуры? Указание. Воспользуйтесь таблицей зависимости давления насыщенных паров воды от температуры:


t, °C
100
120
133
152
180
pн, 105 Па
1
2
3
5
10


136.Ф757. Для получения одинаковых по размеру капель воды используется капиллярная трубка, соединенная с большим резервуаром, наполненным водой (рис.). Жидкость вытекает из капилляра при медленном перемещении поршня в резервуаре. снаружи на свободном конце капилляра укреплен пьезоэлемент, присоединенный к звуковому генератору и передающий колебания струе воды. При достаточно большой амплитуде колебаний струя разбивается на совершенно одинаковые капли. Найдите радиус капель, если диаметр трубки d = 0,2 мм, скорость вытекающей жидкости v = 2 м/с, частота звуковых колебаний ν = 1000 Гц.

137.Ф760. В теплоизолированный сосуд, содержащий m1 = 20 г гелия, влетает со скоростью v = 100 м/с стальной шарик массой m2 = 1 г. Найдите изменение температуры в сосуде через большое время. Удары шарика о стенки сосуда и атомов гелия о шарик считать абсолютно упругими.

138.Ф765. В настоящее время мощность всех источников энергии на Земле, используемых человечеством, ΔР = 1013 Вт, а мощность солнечной энергии, поступающей на Землю, Po = 1017 Вт. К какому перегреву поверхности Земли приводят земные источники энергии? Какова максимально допустимая величина ΔРmax, если предельный перегрев из экологических соображений не должен превышать величины ΔTmax = 0,1 К? Известно, что энергия, излучаемая в единицу времени нагретым телом, увеличивается в 16 раз при увеличении абсолютной температуры тела в 2 раза.

139.Ф770. В теплоизолированном цилиндре под легким поршнем находится смесь равных масс воды и льда: mв = mл = 1 кг. Давление на поршень медленно увеличивают от начального значения po = 105 Па до p1 = 2,5 × 106 Па. Определите, сколько льда при этом растает и какую работу совершит внешняя сила. Известно, что для уменьшения температуры плавления льда на 1 градус нужно довести давление до 14?106 Па. 1) Решите задачу, считая воду и лед несжимаемыми. 2) Оцените поправку, которую дает учет сжимаемости. Известно, что для уменьшения объема некоторого количества воды на 1 % давление нужно поднять до 20?106 Па. Сжимаемость льда примите для оценки равной половине сжимаемости воды.

140.Ф774. Для многих веществ существуют такие значения температуры Tтр и давления ртр, при которых все три фазы вещества − газообразная, жидкая и твердая − находятся в равновесии друг с другом − так называемая тройная точка. Для воды Tтр = 0,0075 °С, ртр = 4,58 мм рт. ст; удельная теплота парообразования в тройной точке r = 595,8 кал/г, удельная теплота плавления λ = 79,7 кал/г. Найдите удельную теплоту сублимации (прямого перехода из твердого состояния в газообразное) воды вблизи тройной точки.