Задачи на тему Молекулярная физика: термодинамика
из задачника Касьянов 10 класс по предмету Физика

Название темы: Внутренняя энергия §54
1. Сформулируйте определение внутренней энергии тела. Зависит ли внутренняя энергия тела от его движения и положения относительно других тел?
2. От какого макроскопического параметра зависит внутренняя энергия идеального газа? Как изменяется температура тела, если оно отдает энергии больше, чем получает извне?
3. Сформулируйте определение числа степеней свободы.
4. Моль какого газа (гелия или водорода) имеет бОльшую внутреннюю энергию при одинаковой температуре газов?
5. Как можно изменить внутреннюю энергию жидкости газа?
Название темы: Внутренняя энергия §54. Задачи
1. Воздух массой 87 кг нагревается от 10 °С до 30 °С. Определите изменение внутренней энергии воздуха. Молярную массу воздуха следует принять равной 2,9 • 10-2 кг/моль, а воздух считать двухатомным (идеальным) газом. [0,125 МДж]
2. Найдите изменение внутренней энергии гелия при изобарном расширении газа от начального объема 10 л до конечного 15 л Давление газа 104 Па. [75 Дж]
3. Молекулярный кислород находится под давлением 105 Па в сосуде объемом 0,8 м3. При изохорном охлаждении внутренняя энергия газа уменьшается на 100 кДж. Чему равно конечное давление кислорода? [5 ⋅ 104 Па]
4. Определите, какое давление воздуха установится в двух комнатах, имеющих объем V1 и V2, если между ними открывается дверь Первоначальное давление воздуха в комнатах р1 и р2, а температура одинакова.
5. При стыковке двух космических кораблей их отсеки соединяются между собой Объем первого отсека V1 = 12 м3, второго — V2 = 20 м3. Давление и температура воздуха в отсеках равны р1 = 0,98 105 Па, р2 = 1,02 ⋅ 105 Па, t1 = 17 °С, t2 = 27 °С. Какое давление воздуха установится в объединенном модуле? Какой будет температура воздуха в нем? [1,005 ⋅ 105 Па; 23 °С]
Название темы: Работа газа при изопроцессах §55
1. Как можно преобразовать хаотическое движение молекул газа в направленное движение макроскопического тела?
2. От каких величин зависит работа, совершаемая силой давления газа?
3. Какую по знаку работу совершает газ при расширении и при сжатии?
4. Какой геометрический смысл имеет работа на диаграмме р, V?
5. Газ, занимающий объем V1 и имеющий давление p1, расширяется до объема V2 один раз изобарно, а другой — изотермически. В каком случае работа расширения газа больше? Обоснуйте ответ графически.
Название темы: Работа газа при изопроцессах §55. Задачи
1. Азот массой m = 0,28 кг нагревается изобарно от температуры Т1 = 290 К до температуры Т2 = 490 К. Какую работу совершает газ при этом нагревании? Найдите изменение его внутренней энергии. [1,66 МДж; 41,55 МДж]
2. Кислород массой m = 50 г имеет температуру T1 = 320 К. В результате изохорного охлаждения давление кислорода уменьшилось вдвое, а затем после изобарного расширения температура газа в конечном состоянии стала равна первоначальной. Изобразите на диаграмме р, V эти процессы. Покажите графически работу, совершенную газом, и рассчитайте ее. Найдите результирующее изменение внутренней энергии. [2,08 кДж; 0]
3. Определите работу, совершаемую гелием при переходе из состояния 1 в состояние 6 (рис. 200). [9 кДж]
4. Изменение состояния идеального газа изображено на диаграмме V, Т (рис. 201). Начальное давление газа р1 = 105 Па и его объем V1 = 3 м3 известны Изобразите изменение состояния газа на диаграмме р, V Найдите работу, совершаемую газом в процессе 1—2—3—4, графически и рассчитайте ее. [5 • 105 Дж]
5. Два моля идеального газа сжимаются изотермически при температуре Т = 300 К до половины первоначального объема. Какая работа совершается газом? Изобразите качественно рассматриваемый процесс на диаграмме р, V. [-3,46 кДж]
Название темы: Первый закон термодинамики §56
1. Как определяется изменение внутренней энергии системы согласно первому закону термодинамики?
2. На что расходуется, согласно первому закону термодинамики, количество теплоты, подведенное к системе?
3. Сформулируйте первый закон термодинамики для изохорного процесса
4. Запишите первый закон термодинамики для изотермического процесса.
5. Сформулируйте первый закон термодинамики для изобарного процесса. Почему при изобарном расширении газа от объема V1 до объема V2 требуется большее количество теплоты, чем при изотермическом процессе?
Название темы: Первый закон термодинамики §56. Задачи
1. При подведении к идеальному газу количества теплоты 125 кДж газ совершает работу 50 кДж против внешних сил. Чему равна конечная внутренняя энергия газа, если его энергия до подведения количества теплоты была равна 220 кДж? [295 кДж]
2. Кислород массой 32 г находится в закрытом сосуде под давлением 0,1 МПа при температуре 17 °С. После нагревания давление в сосуде увеличилось в 2 раза. Найдите: 1) объем сосуда; 2) температуру, до которой нагрели газ; 3) количество теплоты, сообщенное газу. [2,41 ⋅ 10-2 м3; 580 К; 6,02 кДж]
3. Какое количество теплоты было подведено к гелию, если работа, совершаемая газом при изобарном расширении, составляет 2 кДж? Чему равно изменение внутренней энергии гелия? [5 кДж; 3 кДж]
4. Какое количество теплоты требуется для изобарного увеличения объема молекулярного азота массой 14 г, имеющего до нагревания температуру 27 °С, в 2 раза? [4,36 кДж]
5. Рассчитайте результирующее изменение внутренней энергии газа и подведенное к нему количество теплоты по диаграмме р, V (см задачу 3 к § 55). [5,625 кДж; 14,625 кДж]
Название темы: Адиабатный процесс §57
1. Какой процесс называется адиабатным? Сформулируйте первый закон термодинамики для адиабатного процесса.
2. За счет какой энергии совершается работа при адиабатном расширении газа?
3. Почему при адиабатном расширении температура газа падает, а при сжатии возрастает?
4. При резком сжатии газа в цилиндре поршнем объем газа уменьшился в 2 раза Почему давление газа при этом возросло более чем в 2 раза?
5. Как используется адиабатное сжатие в дизельном двигателе (см рис. 208)?
Название темы: Адиабатный процесс §57. Задачи
1. При адиабатном расширении воздуха была совершена работа 500 Дж Чему равно изменение внутренней энергии воздуха? [-500 Дж]
2. При адиабатном сжатии 8 моль гелия в цилиндре компрессора была совершена работа А = 1 кДж. Определите изменение температуры газа. [40,1 °С]
3. При адиабатном расширении 64 г кислорода O2, находящегося при нормальных условиях, температура газа увеличилась в 2 раза. Найдите: изменение внутренней энергии, работу расширения газа. [-11,3 кДж; 11,3 кДж]
4. Температура азота массой m = 1,4 кг в результате адиабатного расширения упала на 20 °С Какую работу совершил газ при расширении? [31,16 кДж]
5. Молекулярный кислород занимает объем V1 = 2 м3 при нормальных условиях При сжатии газа без теплообмена с окружающей средой совершается работа А = 50,5 кДж. Чему равна конечная температура кислорода?
Название темы: Тепловые двигатели §58
1. Какие устройства относят к тепловым двигателям? Почему в качестве рабочего тела в тепловых двигателях используют газы и пары?
2. Почему наличие нагревателя и холодильника является необходимым условием для циклического получения полезной механической работы в тепловом двигателе?
3. Как определяют КПД замкнутого цикла?
4. Какие тепловые процессы являются наиболее эффективными для получения максимальной работы в тепловом двигателе? Чему равен КПД цикла Карно?
5. В чем состоит отрицательное воздействие тепловых двигателей на окружающую среду? Какие методы защиты окружающей среды используют в настоящее время?
Название темы: Тепловые двигатели §58. Задачи
1. Кислород совершает замкнутый цикл, изображенный на диаграмме р, V (рис 210) Найдите графически и рассчитайте работу, совершенную газом в каждом изопроцессе и в результате цикла. На каких участках к газу подводится количество теплоты? Чему равно количество теплоты, полученное газом от нагревателя? Определите КПД цикла. [2/19]
2. Количество теплоты, получаемое двигателем от нагревателя, 100 Дж, а отдаваемое холодильнику 75 Дж. Найдите КПД двигателя и совершаемую работу [25%, 25 Дж]
3. Чему равно максимальное теоретическое значение КПД паровой машины, работающей в интервале температур 100—400 °С? [75%]
4. Паровая машина работает в интервале температур t1 = 120 °С, t2 = 320 °С, получая от нагревателя количество теплоты Q1 = 200 кДж за каждый цикл. Найдите: 1) КПД машины, 2) работу, совершаемую за цикл; 3) количество теплоты, отдаваемое за цикл. [62,5%; 125 кДж; 75 кДж]
5. Двигатель автомобиля расходует за час работы 5 кг бензина При этом температура газа в цилиндре двигателя Т1 = 1200 К, а отработанного газа Т2 = 370 К. Удельная теплота сгорания бензина q=46 МДж/кг Определите мощность, развиваемую двигателем. [44 кВт]
Название темы: Второй закон термодинамики §59
1. Какие процессы считают необратимыми?
2. Сформулируйте второй закон термодинамики.
3. Как связана формулировка второго закона термодинамики с необратимостью тепловых процессов?
4. В чем заключается статистическая интерпретация второго закона термодинамики?
5. Почему дым тает в воздухе?

Рады приветствовать учеников всех учебных заведений всех возрастов на нашем сайте! Здесь вы найдете решебники и решения задач бесплатно, без регистрации.
Видео онлайн