Лабораторные работы по электротехнике

Водо-водяной реатор, ВВЭР http://school70.ru/

Учебные задания по физике для студентов второго курса дневного отделения

Первое начало термодинамики

Определить изменение внутренней энергии моля идеального одноатомного газа при изобарическом изменении объема от 10 до 20 л при давлении 5 атм.

В цилиндре под поршнем находится углекислый газ СО2 массой 0.2 кг. Какую работу совершает газ при его нагревании на 88ºC, если давление газа считать постоянным?

С некоторой массой идеального газа совершен круговой процесс 123, изо­браженный на диаграмме (V, T), где V — объём и Т — абсолютная температура газа. Изобразить этот процесс на диаграмме (P, V), где Р — давление газа, и ука­зать, на каких стадиях газ получал и отдавал тепло.

Идеальный одноатомный газ расширяется согласно уравнению PV1/2 = Const., где P — давление и V — объём газа. Определить молярную теплоём­кость газа в этом процессе.

Тепловые машины

Каким способом можно эффективнее повысить КПД машины Карно: увеличивая температуру нагревателя Т1 на Т, при фиксированной температуре холодиль­ника Т2, или понижая температуру холодильника Т2 на такую же величину Т при фиксированной температуре нагревателя Т1?

Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, получает тепло от нагревателя с температурой 200ºC и отдает тепло холодильнику с температурой 15ºC, совершая за один цикл работу 10 МДж. Определите тепло, отдаваемое холодильнику за один цикл.

Определите работу, совершаемую идеальным газом массой m с молярной массой  при изотермическом расширении от объёма V1 до объёма V2 при тем­пературе T. Какое количество тепла получил газ при этом расширении?

Идеальная тепловая машина, работающая по обратному циклу Карно, полу­чает тепло от воды с температурой 273 К и передает его кипятильнику с темпе­ратурой 373 К. Сколько воды превращается в пар при образовании 1 кг льда, если удельная теплота плавления льда 3.3 · 105 Дж/кг и удельная теплота парообразо­вания воды 2. Дж/кг?

Второе начало термодинамики

Определите изменение энтропии одного моля идеального газа при изохорном, изобарном, изотермическом и адиабатном процессах.

Определите изменение энтропии одного моля вещества при его плавлении и испарении.

Два тела массами m1 и m2, имеющие температуры Т1 и Т2, помещены в адиа­батическую оболочку. Определите равновесную температуру тел и измене­ние энтропии системы при установлении теплового равновесия, если удельная теп­лоемкость обоих тел равна С.

Определите изменение энтропии при замерзании 1 г воды с температурой 273 К.

Распределения Максвелла и Больцмана

Определить наиболее вероятную, среднюю и среднеквадратичную скорости молекул хлора при температуре 500 К.

Определить максимальную и минимальную кинетические энергии теплового движения молекул кислорода в объеме V при давлении Р.

Определить среднюю потенциальную энергию молекул азота в однородном поле силы тяжести, если температура атмосферы считается постоянной и рав­ной Т.

Определить среднюю тепловую энергию классического гармонического ос­циллятора при температуре Т.

Процессы переноса

Получить формулы для коэффициентов диффузии, теплопроводности и внутреннего трения для газа.

Средняя длина свободного пробега молекул водорода при нормальных усло­виях равна 1.—7 м. Определить газокинетический диаметр молекулы во­до­рода.

Сколько столкновений за 1 с испытывает атом неона при давлении 100 Па и температуре 600 К, если его газокинетический диаметр равен —10 м?

Как изменится вязкость газа, если его объём уменьшить в два раза: 1) изо­термически и 2) изобарически?

Дополнительные задачи

Построить графики изобарического процесса для идеального газа в перемен­ных (V, T), (P, V), (P, T), где V — объём, Р — давление и Т — температура.

С помощью молекулярно-кинетической теории показать, что при квазистати­ческом перемещении поршня в теплоизолированном цилиндре, заполненном идеальным одноатомным газом, давление P и объем V газа связаны уравнением PV5/3 = Const.

На диаграмме (P, V), где P — давление и V — объем идеального газа с показа­телем адиабаты γ, изображен цикл Отто, где 12 — адиабатное сжатие, 23 — изохорное нагревание, 34 — адиабатное расширение и 41 — изохорное охлаждение. Определить КПД цикла Отто.

Доказать, что при установлении теплового равновесия в системе, описанной в задаче №11, полная энтропия возрастает.

Определить плотность воды в критической точке, где давление — 219 атм. и температура — 374ºC.

Считая, что жидкость в процессе испарения подчиняется уравнению Ван-дер-Ваальса, и, рассматривая удельную теплоту испарения как величину работы против сил внутреннего давления жидкости, оценить удельную теплоту испаре­ния на основе плотности и внутреннего давления жидкости.

Выразить среднее число молекул газа, соударяющихся с единичной площад­кой поверхности сосуда в единицу времени, через среднюю скорость молекул, если функция распределения молекул по скоростям является изотропной. Рас­смотреть частный случай закона распределения Максвелла.

Используя классическую теорию теплоемкости, определить удельную тепло­емкость при постоянном давлении газа следующего молярного состава: He — 20%, H2 — 30% и CH4 — 50%.

Получить соотношение между коэффициентами диффузии D и подвижностью частицы B, рассматривая состояние термодинамического равновесия газа в од­нородном поле силы тяжести при температуре Т.

Записать и решить уравнение движения сферической частицы в вязкой жид­кости с учетом действия силы тяжести, силы Архимеда и силы Стокса. Частица движется в вертикальном направлении.

На главную