2. Молекулярная физика и термодинамика

2.1. Газовые законы.

1

-

01. Какой объем занимает 1 кг водорода при давлении 10⁶ Па и тем-пературе 20°С? Молярная масса водорода 2·10³ кг/моль. /1,2 м³/

102. Сколько килограммов водорода требуется для наполнения воз-душного шара диаметром 10 м при давлении 755 мм.рт.ст. и температуре 30°С? /42 кг/

1

-

03. Для автогенной сварки привезли баллон кислорода вместимо-стью 100 л. Найти массу кислорода, если его давление 12 МПа и темпера-тура 16°С. Молярная масса кислорода 32·10³ кг/моль.

/

5

16 кг/ 104. Баллон емкостью 20 л содержал кислород при 15°С. Когда часть

кислорода израсходовали, давление в баллоне понизилось на 5,1·10 Па. Какую массу кислорода израсходовали? /0,14 кг/

1

5 5

05. Определить среднюю плотность сжатого воздуха в рудничной воздухопроводной сети, если давление воздуха в компрессоре составляет 7·10 Па, а давление у воздухоприемников 6·10 Па. Температура воздуха в начале и конце сети равна 27°С и 7°С. Молярная масса воздуха равна 0,029 кг/моль. /7,8 кг/м³/

106. Стальной баллон емкостью 25 л наполнен ацетиленом С₂Н₂ при температуре 27°С до давления 20 МПа. Часть ацетилена использовали для автогенной сварки подкрановых путей в шахте. Какая масса ацетилена из-расходована, если давление в баллоне при температуре -23°С стало рав-ным 14 МПа ? Молярная масса ацетилена 0,026 кг/моль.

/0,83 кг/ 107. В баллоне объемом 10 л находится гелий под давлением 10⁶ Па и

при температуре 300 К. После того как из баллона было взято 10 г гелия,

т

-

емпература в баллоне понизилась до 290 К. Определить давление гелия, оставшегося в баллоне. Молярная масса гелия 4·10³ кг/моль.

/

5

3,6·10 Па/

1

5

08. Баллон емкостью 15 л содержит 7 г азота и 4,5 г водорода при температуре 27°С. Определить давление смеси газов. Молярная масса азо-та 0,028 кг/моль, водорода 0,002 кг/моль. /4,2·10 Па/

109. Какой объем при нормальных условиях занимает смесь азота массой 1 кг и гелия массой 1 кг? /6,4 м³/

110. Баллон содержит 80 г кислорода и 320 г аргона. Давление смеси 10⁶ Па, температура 300 К. Определить объем баллона. /26 л/

111. Сжатый воздух в баллоне имеет температуру 15°С. Во время по-жара температура воздуха в баллоне поднялась до 450°С. Взорвется ли баллон, если известно, что при этой температуре он может выдержать давление не более 9,8 МПа? Начальное давление в баллоне 4,8 МПа.

/Да/ 112. Температура взрыва гремучей смеси, то есть температура, до ко-

торой нагреты в первый момент газообразные продукты взрыва, достигает в среднем 2600°С, если взрыв происходит внутри замкнутого пространст-ва. Во сколько раз давление при взрыве гремучего газа превосходит давле-ние смеси до взрыва, если последнее равно 10⁵ Па, а начальная температу-ра 17°С? /10/

1

4

4

13. В воздухоподогреватель парового котла подается вентилятором 13·10 м³/ч воздуха при температуре 30 ⁰С. Найти объемный расход возду-ха на выходе из воздухоподогревателя, если нагрев его производится до 400°С при постоянном давлении. /29·10 м³/ч/

114. Наружный воздух, предварительно подогреваясь от температуры -23°С до 27°С, поступает через вентиляционную камеру в туннель метро-политена. Во сколько раз изменяется при этом объем воздуха? Давление считать постоянным. /1,2/

115. Компрессор, обеспечивающий работу отбойных молотков в за-бое, засасывает из атмосферы 100 л воздуха в секунду при давлении 1 атм. Сколько отбойных молотков может работать от этого компрессора, если для каждого молотка необходимо 100 см³ воздуха в секунду при давлении 50 атм ? /20/

116. Поршневой компрессор всасывает в минуту 3 м³ воздуха при 17°С и давлении 750 мм рт. ст. и нагнетает его в резервуар объемом 8,5 м³. За какое время давление в резервуаре поднимется до 0,7 МПа, если темпе-ратура в нем будет постоянная? /17 мин/

117. Воздух, поступая в подающий ствол шахты при температуре 2°С и давлении 760 мм рт. ст., имеет на выходе вентиляционного ствола тем-пературу 20°С и давление 740 мм рт. ст. Найти, во сколько раз объем вы-ходящего из шахты воздуха больше объема поступающего, если размеры стволов одинаковые? /1,1/

118. Шар-зонд заполнен газом при 27°С до давления 1,05 атм. После подъема шара на высоту, где давление 0,8 атм, объем шара увеличился на 5 % и давление стало отличаться от внешнего на 0,05 атм. Определить температуру воздуха на этой высоте, предполагая, что газ в шаре принял эту же температуру. /-18°С/

119. В двигателе Дизеля сжимается адиабатически воздух, в резуль-тате чего его температура поднимается, достигая температуры воспламе-нения нефти 800°С. До какого давления сжимается при этом воздух и во сколько раз уменьшается его объем, если начальное давление 1 атм, на-чальная температура 80°С, =1,4. /48 атм; 16/

120. По данным автоматической станции «Венера-6» на высоте 20 км от поверхности температура составляла 325°С, а давление 27 атм. В месте посадки «Венеры-7» температура 475°С, а давление 90 атм. Вычислить , если установлено, что закон изменения температуры близок к адиабатиче-скому. /1,2/