РАЗДЕЛ II ОСНОВЫМОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ
Лекция 9. Основные положения молекулярно-кинетической теории. Размеры и масса молекул и атомов. Броуновское движение. Диффузия. Силы и энергия межмолекулярного взаимодействия. Строение газообразных, жидких и твердых тел. Скорости движения молекул и их измерение.
Идеальный газ. Давление газа. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов. Температура и ее измерение. Газовые законы. Абсолютный нуль температуры. Термодинамическая шкала температуры. Уравнение состояния идеального газа. Молярная газовая постоянная.
1. На поверхность воды поместили каплю масла массой 0,2 мг. Капля растеклась, образовав пятно, толщиной в одну молекулу. Рассчитайте диаметр молекулы масла, если её плотность 900 кг/м3. Радиус пятна 20 см.
2. В Периодической системе элементов Д.И. Менделеева в клеточке, где указан гелий, стоят числа 2 и 4,00. На основе этих данных определите, чему примерно равна молярная масса гелия.
3. В Периодической системе элементов Д.И. Менделеева в клеточке, где указан неон, стоят числа 10 и 20,179. На основе этих данных определите массу одной молекулы неона.
4. Относительная атомная масса азота, указанная в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева, равна 14 а. е. м. Определите массу одной молекулы азота.
5. Молярная масса кислорода 0,032 кг/моль. Определите массу одной молекулы кислорода.
6. В баллоне находится примерно 18•1026 молекул газа. Определите количество вещества.
7. В баллоне находится 12 моль газа. Сколько примерно молекул газа находится в баллоне?
8. В сосуде находится смесь двух газов: 3 моль кислорода и 24 моль азота. Найдите отношение числа молекул N1 кислорода к числу молекул N2 азота?
9. Средняя квадратичная скорость молекул азота 500 м/с, а плотность 1,35 кг/м3. Определите давление азота.
10. Молярная масса аргона 0,04 кг/моль, средняя квадратичная скорость молекул 400 м/с. В 1 м3 находится 5•1025 частиц. Какое давление оказывают на стенки сосуда молекулы аргона?
11. В 1 см3 объёма при давлении 20 кПа находятся 5•1019 атомов гелия. Определите среднюю квадратичную скорость атомов. Молярная масса гелия 0,004 кг/моль.
12. Определите скорость движения молекул гелия при 27 °С. Молярная масса гелия 0,004 кг/моль.
13. В сосуде объёмом 30 л находится кислород массой 16 г при температуре 27 °С. Молярная масса кислорода 0,032 кг/моль. Определите давление кислорода.
14. Газ находится в баллоне объёмом 8,31 л при температуре 127 °С и давлении 100 кПа. Какое количество вещества газа содержится в баллоне?
15. Газ при температуре 10 К и давлении 2•105 Па имеет плотность 5 кг/м3. Определите молярную массу этого газа.
16. Газ при давлении 0,2 МПа и температуре 15 °С имеет объём 5 л. Чему равен объём газа этой массы при нормальных условиях (давление 100 кПа, температура 0 °С)?
17. Какое давление рабочей смеси устанавливается в цилиндрах двигателя автомобиля, если к концу такта сжатия температура автомобиля повышается с 50 до 250 °С, а объём уменьшается с 0,75 до 0,12 л? Первоначальное давление равно 80 кПа.
18. Газ находится в цилиндре с подвижным поршнем и при температуре 300 К занимает объём 250 см3. Какой объём (в см3) займёт газ, если температура понизится до 270 К? Давление постоянно.
19. Некоторая масса идеального газа нагревается изохорно от 27 °С до температуры 127 °С. Давление газа при этом возросло на 40 кПа. Определите первоначальное давление газа.
20. Баллон, содержащий 12 л кислорода при давлении 1 МПа, соединяют с пустым баллоном вместимостью 3 л. Определите, какое давление установится в сосудах в процессе изотермического расширения газа
21. Какой из графиков, изображённых на рисунке, соответствует процессу, проведенному при постоянной температуре газа?
22. На рисунке представлены графики процессов, проводимых с постоянным количеством идеального газа. Какой из изопроцессов изображает график 2?
23. На рисунках представлены графики замкнутых циклов. Вычертите диаграммы замкнутых циклов в координатах: