Теоретические вопросы. 9.Почему значения длины свободного пробега при различных процессах по-разному зависят от давления: а) при изотермическом l ~ p-1; б) при адиабатическом l ~

9. Почему значения длины свободного пробега при различных процессах по-разному зависят от давления: а) при изотермическом l ~ p ^-1; б) при адиабатическом l ~ p ^-g.

10. При одинаковых начальных и конечных температурах системы, в каком процессе: изохорическом или изобарическом, изменение энтропии системы будет больше?

Вариант 22

ИДЗ 2. Молекулярная физика. Термодинамика

1. Найти максимальную температуру идеального газа в процессе, где давление изменяется по закону Р = Р ₀ - b V ₂, где Р ₀ и b - положительные постоянные. Определить размерность b и изобразить процесс на Р, Т диаграмме.

2. Во сколько раз надо расширить адиабатически газ, состоящий из жестких двухатомных молекул, чтобы их средняя квадратичная скорость уменьшилась в h = 1,5 раза.

3. Смесь газов Н₂ и Не находится при температуре Т = 600 К. При каком значении скорости v молекул значения функции распределения Максвелла будут одинаковыми для обоих газов? Нарисуйте графики функций f (v) и обсудите полученный результат.

4. Определить давление, при котором средняя продолжительность свободного пробега молекул водорода t = 13,3 нс, если температура газа t = 27 °С, а эффективный диаметр молекул водорода d = 0,28 нм.

5. Четыре моля идеального газа при постоянном объеме охладили на 100 К. При этом от газа было взято 4986 Дж теплоты. Найти число степеней свободы молекул газа и уменьшение его внутренней энергии.

6. Тепловая машина работает по циклу, состоящему из двух изохор и двух изотерм, причем минимальная температура Т ₁ = 300 К. Определить, во сколько раз максимальная температура цикла Т ₂ больше минимальной Т ₁, если степень сжатия газа V ₁/ V ₂ = 10, а КПД цикла равен h = 0,3.

7. Теплоизолированный сосуд объемом V разделен перегородкой на две части, объемы которых относятся как 1:2. В большей части находится 0,1 моля идеального газа, в меньшей же создан высокий вакуум. Определите изменение энтропии при удалении перегородки.

8. Найти внутреннее давление, обусловленное силами взаимо­действия молекул, заключенных в 1 кмоле газа, находящегося при нормальных условиях. Критическое давление этого газа Р _кр = 126 атм и критическая температура Т _кр = 33,6 К.

Теоретические вопросы

9. Как зависит коэффициент диффузии молекул А через различные газы В ₁ и В ₂ от концентрации n ₁ и n ₂ этих газов?

10. За счет чего возрастает фазовое пространство молекулы при изотермическом расширении системы?

Вариант 23