Тема 2 Статистическая физика и термодинамика

Ф И З И К А

Контрольные задания

Таблица вариантов

Варианты	Тема 1 Механика	Тема 2 Мол.ф. и темодин.	Тема 3 Электродина-мика	Тема 4 Кол. и волны	Тема 5 Кв. физика	Тема 6 Физика атома и ат. ядра
1	1, 33, 70	1, 10,22	5,21,50	1, 23,60	7, 31,49	2, 31,51
2	2, 34, 69	2, 11,24	6,22,48	2, 24,59	9, 32,47	3, 32,52
3	3, 35, 68	3, 12,26	7,23,46	3, 25,58	14,33.46	4, 33,52
4	4, 36, 67	4, 13,28	8,24,44	4, 26,57	13,34,45	5, 34,54
5	5, 37, 66	5, 14,30	9,25,42	5, 27,56	12,35,44	6, 35,55
6	6, 38, 65	6, 15,32	10,41,51	6, 28,55	11,36,43	7, 36,56
7	7, 39, 64	7, 16,34	11,26,43	7, 29,54	10,37,42	8, 37,57
8	8, 40, 63	8, 17,36	12,27.45	8, 30,53	9,38,41	9,38,58
9	9, 42, 62	9, 18,38	13,28,47	9, 31,52	8, 40,50	10,39,60
10	10, 43, 61	10,19,40	14,29,48	10,32,51	7, 39,49	11,41,60
11	11, 44, 50	1,11,30	15,30,49	11,33,41	6, 38,48	12,42,59
12	12,49, 70	2,12,29	16,32,51	12,34,42	5, 37,47	13,43,58
13	13,48, 69	3,13,28	17,34,50	13,35,43	4, 36,46	14,44,57
14	14,47, 68	4,14,27	18,36,49	14,36,44	3, 35,45	15,45,56
15	15,46, 61	5,15,26	19,38,48	15,37,45	2, 34,44	16,46,55
16	16,45, 62	6,16,25	20,31,47	16,38,46	1, 33,43	17,47,54
17	17,44,63	7,17,24	4,33,46	17,39,47	15,31,42	18,48,53
18	18,43,64	8,18,23	3,35,45	18,40,48	16,32,50	31,19,49
19	19,42,65	9,19,22	2,37,44	19,23,49	17,33,49	32,20,50
20	20,41,66	10,19,21	1,39,43	20,24,61	18,34,48	1,40,60
21	1, 31,60	1, 20,31	20,21,42	21,25,62	19,35,47	21,31,43
22	2, 32,59	2, 19,30	19,22,51	22,26,63	20,36,46	22,32,45
23	3, 33,58	3, 18,29	18,23,50	1,23,64	21,37,45	23,33,47
24	4, 34,57	4, 17,28	17,24,49	2,24,41	22,38,44	24,34,49
25	5, 35,56	5, 16,27	16,25,48	3,25,42	23,39,43	25,35,42
26	6, 36,55	6, 15,26	15,26,47	4,26,43	24,40,42	26,36,44
27	7, 37,54	7, 14,25	14,27,46	5,27,44	11,25,41	27,37,46
28	8, 38,53	8, 13,24	13,28,45	6,28,45	12,26,42	28,38,48
29	9, 39,52	9, 12,32	12,29,44	7,29,46	13,27,43	29,39,59
30	10,40,51	1,10, 31	11,30,43	8,30,47	14,28,44	30,40,50
31	11,30,52	2,11,20	10,31,42	9,31,48	15,29,45	1,31,49
32	12,29,53	3,12,21	9,32,49	10,32,49	16,30,46	2,32,48
33	13,28,51	4,13,22	8,33,51	11,33,50	1, 31,47	3,33,47
34	14,27, 54	5,14,23	7,34,50	12,34,51	2, 32,48	4,34,46
35	15,26,55	6,15,24	6,35,49	13,35,52	3, 33,49	5,35,45
36	16,25,61	7,16,25	5,36,48	14,36,53	4, 34,50	6,36,44
37	17,24,62	8,17,26	4,37,42	15,37,54	5, 31,41	7,37,43
38	18,23,63	9,18,27	3,38,43	16,38,70	6, 32,42	8,38,44
39	19,22, 65	10,19,28	2,39,44	17,39,55	7, 33,43	9,39,42
40	20,42,70	5,15,29	1,40,45	18,40,69	8, 34,44	10,40,41

 

41	1,31,58	1, 12,31	20,41,51	1, 30,61	9, 39,45	11,31,60
42	3,32, 59	2, 13,32	18,29,42	2, 29,62	10,35,46	12,32,59
43	5,33, 60	3, 14,33	16,25,43	3, 28,63	11,36,47	13,33,58
44	7,34,55	4, 15,34	14,27,44	4, 27,64	12,37,48	14,34,57
45	9,35, 54	5, 16,35	12,32,45	5, 26,65	13,38,49	15,35,56
46	2,36 51	6, 17,36	10,33,46	6, 25,66	14,39,50	16,36,55
47	4,37, 53	7, 18,37	8, 34,47	7, 24,67	15,40,49	17,37,54
48	6.38, 56	8, 19,38	4, 3548	8, 23,68	16,31,41	18,38,53
49	8,39, 57	9, 20,39	6,36,49	9, 22,69	17,32,42	19,39,52
50	10,40, 52	10,25,40	2,37,50	10,21,70	18,33,43	20,41,51

Тема 1. Механика

 

Задачи

1. Тело падает вертикально с высоты 19,6 м с нулевой начальной скоростью. Какой путь пройдет тело за первую 0,1 с своего движения и за последнюю 0,1 с своего движения? Сопротивлением воздуха пренебречь.

2. Свободно падающее тело в последнюю секунду своего падения проходит половину всего пути. Найти с какой высоты падает тело и продолжительность его падения.

3. Камень бросили вертикально вверх на высоту 10 м. Через какое время он упадет на землю?

4. Поезд движется со скоростью 72 км/ч. Если прекратить подачу энергии, то поезд, двигаясь равнозамедленно, останавливается через 40 секунд. Найти ускорение поезда и расстояние, на котором надо отключить подачу энергии.

5. Вагон движется равнозамедленно с ускорением -0,5 м/с². Начальная скорость вагона 54 км/ч. Через какое время и на каком расстоянии от начальной точки вагон остановится?

6. Материальная точка движется прямолинейно таким образом, что ее скорость изменяется по закону V = 10 - 2 t + 3 t² (время - в секундах). Определить, какой путь она пройдет за 5 секунд. Определить ускорение точки в момент времени 5 секунд.

7. Начав тормозить, автомобиль двигался так, что зависимость его пути от времени имела вид

S = 12 t – 2 t ³,

(путь - в метрах, время - в секундах). В какой момент времени автомобиль остановится? Каков его тормозной путь? Чему равна скорость в начале торможения?

8. В течение 5 секунд автомобиль разгоняется от скорости 36 км/ч до    72 км/ч. Найти его ускорение, считая движение равноускоренным. Определить расстояние, которое автомобиль пройдет за это время.

9. Камень брошен с утеса вертикально вниз с нулевой начальной скоростью. Звук от его падения в море слышен через 3,5 с. Чему равна высота утеса, если скорость звука 330 м/с?

10. Тело, брошенное вертикально вверх на Земле, взлетает на высоту 23 метра. На какую высоту взлетит такое же тело на Луне, где ускорение свободного падения в 6 раз меньше, чем на Земле? Начальная скорость тел одинакова.

11. От самолета, летящего горизонтально со скоростью 500 м/с, оторвался предмет. Определить скорость предмета через 50 с после начала падения. Сопротивление воздуха не учитывать.

12. Тело брошено по углом 30° к горизонту с начальной скоростью 30 м/с. Определить нормальное, тангенциальное и полное ускорения тела через 1 с после начала движения.

13. Тело брошено под углом 60° к горизонту с начальной скоростью 10 м/с. Определить радиус кривизны траектории в точке, в которой окажется тело через 1 с после начала движения.

14. С башни высотой 25 м бросили камень со скоростью 15 м/с под углом 30° к горизонту. На каком расстоянии от основания башни камень упадет на землю? В какой момент времени после начала движения нормальное ускорение камня будет равно ускорению силы тяжести?

15. Два тела брошены с одинаковыми начальными скоростями под углами 30°  и 60° к горизонту. Определить отношение максимальных высот подъема этих тел, отношение их дальностей полета и радиусов кривизны траектории в точках максимального подъема.

16. Точка движется по окружности радиусом 20 см с постоянным тангенциальным ускорением 5 см/с². Через сколько времени после начала движения нормальное ускорение точки будет вдвое больше тангенциального?

17. Якорь электромотора вращался с частотой 50 с^-1. После выключения тока он стал двигаться равнозамедленно и, сделав 1680 оборотов, остановился. Определить угловое ускорение якоря.

18. Нормальное ускорение точки, движущейся по окружности радиусом 1 м, задается уравнением

а_п = А + Вt ²

(А =2 м/с², В =4 м/с⁴). Определить полное ускорение точки через 1 секунду после начала движения.

19. Тело движется по окружности радиусом 3 м. Зависимость пройденного телом пути от времени задается уравнением

S = Аt ² + Вt

(А = 0,4 м/с², В = 0,1 м/с). Определить нормальное, тангенциальное и полное ускорения тела через 1 секунду после начала движения.

20. Колесо радиусом 10 см вращается вокруг неподвижной оси, проходящей через его центр, так, что угловое ускорение зависит от времени по закону e = 3 t (рад/с²). Определить полное ускорение точек на ободе колеса и число оборотов, сделанных колесом к моменту времени t = 2 с после начала движения.

21. Автобус, масса которого с полной нагрузкой составляет 15 т, трогается с места с ускорением 0,7 м/с². Найти силу тяги мотора, если коэффициент трения равен 0,03.

22. С наклонной плоскости длиной 2 м и углом наклона 30^o скользит тело. Какова скорость тела у основания плоскости, если коэффициент трения равен 0,01?

23. Тело массой 1 кг движется так, что зависимость его скорости от времени движения задано уравнением: V = А sinw t (А =5 см, w=p рад/с). Определить силу, действующую на тело через 1/6 c после начала движения. Какой путь пройдет тело к этому моменту времени?

24. Автомобиль массой 1000 кг останавливается при торможении за 5 секунд, пройдя при этом равнозамедленно расстояние 25 метров. Найти начальную скорость автомобиля и силу торможения.

25. Тело находится на наклонной плоскости. При каком предельном угле наклона плоскости к горизонту тело не будет скользить по ней? Коэффициент трения тела о плоскость 0,1.

26. Тело массой 5 кг лежит на полу лифта, опускающегося вниз с ускорением 2 м/с². Определить вес тела. Как и с каким ускорением должен двигаться лифт, чтобы вес тела был равен 49 Н? 59 Н?

27. К концам нити, перекинутой через блок, подвешены два груза: слева 50 г и справа 100 г. Через какое время правый груз опустится на 50 см?

28. Найти силу тяги, развиваемую мотором автомобиля, движущегося по горизонтальному пути с ускорением 1 м/с². Масса автомобиля 1000 кг, коэффициент трения 0,1.

29. Груз массой 5 кг поднят при помощи каната вертикально вверх в течение 2 с на высоту 10 м. Считая движение груза равноускоренным, определить силу натяжения каната.

30. Космическая ракета летит на Луну. В какой точке прямой, соединяющей центры Луны и Земли, ракета будет притягиваться Землей и Луной с одинаковой силой?

31. Маховик, момент инерции которого равен 63,6 кг м², вращается с постоянной угловой скоростью 3,14 рад/с. Найти тормозящий момент, cчитая его постоянным, под действием которого маховик останавливается через 20 с.

32. Маховик в виде диска радиусом 0,2 м и массой 10 кг соединен с мотором при помощи приводного ремня. Натяжение ремня, идущего без скольжения, постоянно и равно 14,7 Н. Какое число оборотов в секунду будет делать маховик через 10 с после начала движения? (23,4 об/с).

33. Маховик с моментом инерции 245 кг´м² вращается, делая 20 об/с. Через минуту после того, как на маховик перестал действовать вращающий момент, он остановился. Найти момент сил трения и число оборотов, которое сделал маховик до полной остановки после прекращения действия вращающего момента.

34. Маховик в виде диска был раскручен до угловой скорости 480 об/мин и затем предоставлен самому себе. Под влиянием трения маховик остановился. Найти момент сил трения, если маховик до полной остановки сделал 200 оборотов. Масса диска 50 кг, радиус 20 см.

35. На однородный сплошной цилиндрический вал радиусом 50 см намотана легкая нить, к концу которой прикреплен груз массой 6,4 кг. Груз, разматывая нить, опускается с ускорением 2 м/с².Определить момент инерции вала и его массу.

36. Маховик в виде диска был раскручен до угловой скорости 300 об/мин и затем предоставлен самому себе. Под действием сил трения маховик остановился через 50 с. Найти массу диска, если момент сил трения равен 0,314 Н´м, радиус 10 см.

37. На однородный сплошной цилиндрический вал массой 40 кг намотана невесомая нить, к концу которой прикреплен груз массой 5 кг. Груз, разматывая нить, опускается с ускорением. Определить ускорение груза.

38. Колесо, вращаясь равнозамедленно, уменьшило за 1 минуту частоту вращения от 300 об/мин до 180 об/мин. Момент инерции колеса 2 кг×м². Найти угловое ускорение колеса, момент сил торможения и число оборотов, сделанных колесом за 1 минуту.

39. Маховое колесо, момент инерции которого 245 кг´м², вращается с частотой 20 об/с. После того, как на колесо перестал действовать вращающий момент, оно остановилось, сделав 1000 оборотов. Найти момент сил трения и время, прошедшее от момента прекращения действия вращающего момента до остановки колеса.

40. Определить момент силы, который необходимо приложить к блоку, вращающемуся с частотой 12 об/с, чтобы он остановился в течение 8 с. Диаметр блока 30 см. Масса блока распределена равномерно по ободу и равна 6 кг.

41. На железнодорожной платформе, движущейся по инерции со скоростью 3 км/ч, укреплено орудие. Масса платформы с орудием 10 т. Снаряд массой 10 кг вылетает из ствола орудия под углом 60° к горизонту в сторону движения платформы. Определить начальную скорость снаряда относительно Земли, если после выстрела скорость платформы уменьшилась в 2 раза.

42. Человек, стоящий на неподвижной тележке, бросил вперед в горизонтальном направлении камень массой 2 кг. При этом тележка с человеком (общей массой 100 кг) покатилась со скоростью 0,1 м/с. С какой скоростью был брошен камень?

43. Молекула массой 4,65´10^{-26 кг, летящая со скоростью 600 м/с, ударяется о стенку сосуда под углом 60º к нормали и под таким же углом упруго отскакивает от нее. Найти импульс, полученный стенкой за время удара.}

44. Снаряд массой 100 кг, летящий горизонтально вдоль железнодорожного полотна со скоростью 500 м/с, попадает в вагон с песком массой 10 тонн и застревает в нем. Какую скорость получит вагон, если: 1) вагон стоял неподвижно; 2) вагон двигался со скоростью 36 км/ч в том же направлении, что и снаряд; 3) вагон двигался со скоростью 36 км/ч в направлении, противоположном движению снаряда.

45. Снаряд массой 10 кг разорвался в верхней точке траектории, имея скорость 200 м/с. Меньший осколок массой 3 кг полетел вперед под углом 60° к горизонту со скоростью 400 м/с. С какой скоростью и в каком направлении полетит больший осколок?

46. Тело массой 2 кг движется навстречу телу массой 1,5 кг и неупруго сталкивается с ним. Скорости тел непосредственно перед столкновением соответственно равны 1 м/с и 2 м/с. Определить коэффициент трения, если эти тела остановятся через 0,58 с после удара.

47. Неподвижная мина разорвалась на 3 осколка, массы которых относятся как 1:1:2. Осколки одинаковой массы разлетелись под углом 60º с одинаковыми скоростями 300 м/с. С какой скоростью и в каком направлении полетит третий осколок? Сделать чертеж.

48. Параллельно берегу по поверхности воды свободно скользит плот массой 140 кг со скоростью 2 м/с. На плот с берега прыгает человек массой 60 кг. Скорость человека перпендикулярна скорости плота и равна 6 м/с. В каком направлении относительно берега и с какой скоростью начнет двигаться плот с человеком?

49. Человек массой 70 кг, бегущий со скоростью 9 км/ч, догоняет тележку массой 190 кг, движущуюся со скоростью 3,6 км/ч и вскакивает на нее. С какой скоростью станет двигаться тележка с человеком? С какой скоростью будет двигаться тележка с человеком, если до прыжка человек бежал навстречу тележке?

50. Конькобежец, стоя на коньках на льду, бросает камень массой 2,5 кг со скоростью 10 м/с под углом 30° к горизонту. Какова будет начальная скорость движения конькобежца, если его масса 60 кг?

51. Определить момент импульса земного шара (учесть его суточное и орбитальное вращение). Угол наклона земной оси к плоскости орбиты  23º 27¢.

52. Определить момент импульса минутной стрелки Ваших наручных часов.

53. На краю горизонтальной платформы в виде диска, вращающейся по инерции вокруг вертикальной оси с частотой 8 мин^-1, стоит человек массой 70 кг. Когда человек перешел в центр платформы, она стала вращаться  с частотой 10 мин^-1. Определить массу платформы. Момент инерции человека рассчитывать как для материальной точки.

54. Однородный стержень длиной 1 м может свободно вращаться вокруг горизонтальной оси, проходящей через один из его концов. В другой конец стержня попадает пуля массой 7 г, летевшая со скоростью 360 м/с, и застревает в нем. Определить массу стержня, если в результате попадания пули он отклонился на угол 60°.

55. На краю горизонтальной платформы в виде диска, вращающейся по инерции вокруг вертикальной оси с частотой 6 мин^-1, стоит человек массой 70 кг. С какой угловой скоростью начнет вращаться платформа, когда человек перейдет от края платформы в ее центр? Момент инерции человека рассчитывать как для материальной точки.

56. Человек стоит на скамье Жуковского и ловит рукой мяч массой 0,4 кг, летящий в горизонтальном направлении со скоростью 20 м/с. Траектория мяча проходит на расстоянии 0,8 м от вертикальной оси вращения скамейки. С какой угловой скоростью начнет вращаться скамья с человеком, поймавшим мяч? Считать, что суммарный момент инерции человека и скамьи равен 6 кг´м².

57. На краю горизонтальной платформы массой 200 кг, имеющей форму диска радиусом 2 м, стоит человек массой 80 кг. Платформа может вращаться вокруг вертикальной оси, проходящей через ее центр. С какой угловой скоростью будет вращаться платформа, если человек будет идти вдоль ее края со скоростью 2 м/с относительно платформы? Трением пренебречь.

58. Шарик массой 100 г, привязанный к концу нити длиной 1 м, вращается, опираясь на горизонтальную плоскость, делая 1 об/с. Нить укорачивают, приближая шарик к оси вращения до расстояния 0,5 м. С какой угловой скоростью будет при этом вращаться шарик? Какую работу совершает внешняя сила, укорачивая нить? Трением шарика о плоскость пренебречь.

59. Платформа, имеющая форму диска, может вращаться по инерции вокруг вертикальной оси, проходящей через ее центр масс. На краю платформы стоит человек, масса которого в 3 раза меньше массы платформы. Определить, как и во сколько раз изменится угловая скорость вращения платформы, если человек перейдет ближе к ее центру на расстояние, равное половине радиуса платформы.

60. Мяч массой 400 г и радиусом 10 см вращался вокруг вертикальной оси, проходящей через его центр, делая 2 об/с. В результате удара мяч получил дополнительно момент импульса, равный 0,02 кг´м²/с, направленный горизонтально. Найти суммарный момент импульса мяча после удара.  

61. Тело, падая с некоторой высоты, в момент удара о Землю обладает импульсом 100 кг м/с и кинетической энергией 500 Дж. Определить высоту, с которой упало тело.

62. Стальной шарик массой 20 г, падая с высоты 1 м на стальную плиту, отскакивает от нее на высоту 81 см. Найти импульс силы, полученный плитой за время удара, и количество тепла, выделившееся при ударе.      

63. Тело, брошенное вертикально вверх на Земле, взлетает на высоту 23 метра. На какую высоту взлетит такое же тело на Луне, где ускорение свободного падения в 6 раз меньше, чем на Земле? Начальная скорость тел одинакова.

64. С башни высотой 20 м горизонтально со скоростью 10 м/с брошен камень массой 0,4 кг. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определить кинетическую и потенциальную энергию камня через 1 секунду после начала движения.

65. Баба копра массой 500 кг падает на сваю массой 100 кг. Определить КПД удара бабы копра о сваю, считая удар неупругим. Полезной считать энергию, пошедшую на углубление сваи.

66. Пуля массой 10 г, летящая со скоростью 600 м/с, попадает в деревянный брусок массой 5 кг, висящий на нити длиной 1 м, и застревает в нем. На какой угол отклонится нить от вертикали?

67. Вычислить работу, совершаемую при равноускоренном подъеме груза массой 100 кг на высоту 4 м за время 2 с.

68. Автомобиль массой 3 т трогается с места и движется по горизонтальной дороге с ускорением 2 м/с². Определить работу, совершенную двигателем автомобиля на пути 500 м. Коэффициент трения равен 0,05.

69. Полезная мощность насоса 10 кВт. Какой объем воды может поднять этот насос в течение часа с глубины 20 м?

70. Автомобиль массой 1000 кг останавливается при торможении за 5 с, пройдя при этом равнозамедленно расстояние 25 м. Найти работу сил торможения и их среднюю мощность за время движения.

 

Тема 2 Статистическая физика и термодинамика

 Задачи

1. Определить температуру 1 г углекислого газа, занимающего при давлении 1 атм объем 1 л.

2. Определить давление 1 г водорода, если при температуре 0°С газ занимает объем 1 л.

3. В запаянном баллоне находится гелий. При температуре 25°С его давление составляет 2 атм. Каково будет давление газа при температуре 250 °С?

4. В теплоизолированном цилиндре при исходной температуре 25°С под подвижным поршнем площадью 20 см² и массой 5 кг находится кислород. Газ занимает объем 4 л. Каков станет объем газа, если на поршень поставить гирю массой 5 кг?

5. Найти число молекул в 1 см³ и плотность азота при давлении 10^-6 Па и температуре 15°С.

6. Найти массу одного атома водорода и число атомов, содержащихся в одном грамме водорода.

7. Плотность  газа при давлении 720 мм рт.ст.  и температуре 0°С равна 1,35 г/л. Найти массу молекулы этого газа.

8. Баллон емкостью 12 л содержит углекислый газ. Давление газа 9 атм, температура 15°С. Определить массу газа и массу одной молекулы.

9. При какой температуре кислород, находясь под давлением 0,2 МПа, имеет плотность 1,2 кг/м³? Какова при этом концентрация молекул газа?

10. Предельно допустимая концентрация молекул паров ртути в воздухе составляет 3×10¹⁶ м^-3. При какой массе паров ртути в одном кубометре воздуха появляется опасность отравления?

11. Газ занимает объем 1 л под давлением 0,2 МПа. Определить энергию поступательного движения всех молекул, находящихся в данном объеме.

12. В сосуде объемом 5 л находится кислород массой 4 г при температуре 15 °С. Определить внутреннюю энергию газа.

13. Кинетическая энергия всех молекул азота, находящегося при температуре 300°С и давлении 10⁵ Па, составляет 6,3 Дж. Найти число молекул газа и среднюю энергию одной молекулы.

14. Найти энергии поступательного и вращательного движений молекулы аммиака NH₃ при температуре 27°С. Определить полную энергию молекулы.

15. Определить среднюю кинетическую энергию поступательного движения одной молекулы трехатомного газа, если полная кинетическая энергия всех молекул одного киломоля этого газа составляет 3 МДж.

16. Какая доля внутренней энергии газообразного метана приходится на энергию вращательного движения? Вычислить энергию поступательного движения 3 моль метана при комнатной температуре.

17. Баллон содержит азот массой 2 кг при температуре 7°С. Определить кинетическую энергию поступательного движения молекул, находящихся в баллоне, и энергию вращательного движения одной молекулы.

18. Определить наиболее вероятную скорость молекул гелия, молекулярного водорода и пропана при температуре 37°С.

19. Внутренняя энергия трех киломолей трехатомного газа равна 9 МДж. Определить среднюю кинетическую энергию вращательного движения молекул этого газа.

20. Определить температуру газа, если средняя кинетическая энергия поступательного движения его молекул составляет 1,6×10^-19 Дж.

21. Двухатомный газ нагревают при постоянном объеме, при этом его давление возрастает в 3 раза. Затем газ изотермически расширяется, в результате чего его давление становится равным первоначальному. Найти отношение совершенной газом работы к полученному им количеству теплоты.

22. Одноатомный газ занимает объем 4 м³, давление газа 0,8 МПа. После изотермического расширения в газе установилось давление 10⁵ Па. Определить работу расширения, изменение внутренней энергии газа и полученное им количество теплоты.

23. В цилиндре под поршнем находится 20 г азота при температуре 20°С. Газ изобарно нагрели до температуры 180°С. Определить работу расширения, изменение внутренней энергии газа и полученное им количество теплоты.

24. Найти увеличение внутренней энергии гелия, изобарически расширившегося от объема 5 л до объема 10 л. Процесс происходил при давлении 0,2 МПа.

25. Кислород массой 6 г расширяется изобарически, увеличивая свой объем в 2 раза вследствие притока теплоты извне. Начальная температура газа 30°С. Определить работу расширения, изменение внутренней энергии газа и полученное им количество теплоты.

26. Углекислый газ массой 10 г нагрет от 20 до 30°С при постоянном давлении. Определить работу расширения, изменение внутренней энергии газа и полученное им количество теплоты.

27. Для изобарного нагревания 800 моль трехатомного газа на 500 К ему сообщили 9,4 МДж теплоты. Определить работу расширения, изменение внутренней энергии газа и полученное им количество теплоты.

28. Двухатомный газ расширяется адиабатически и изотермически. В обоих случаях начальный и конечный объемы газа одинаковы, конечный объем больше начального в 6 раз. В каком процессе газ совершает большую работу? Во сколько раз?

29. В цилиндре под поршнем находится водород массой 20 г при температуре 20°С. Газ сначала расширился адиабатически, увеличив свой объем в 5 раз, затем был сжат изотермически, причем его объем уменьшился в 5 раз. Определить полную работу газа. Изобразить процесс графически.

30.  При изотермическом расширении криптона массой 1 г его объем увеличился в 2 раза. Температура газа 300 К. Определить работу расширения, изменение внутренней энергии газа и полученное им количество теплоты.

31. Во сколько раз увеличился объем водорода, взятого в количестве 400 г, если при изотермическом расширении при температуре 27°С газ получил 800 Дж тепла?

32. Во сколько раз температура холодильника меньше температуры нагревателя, если при цикле Карно с идеальным газом  КПД цикла составил 40 %?

33. Современный энергетический блок мощностью 200 МВт потребляет в час 75 т угля с удельной теплотой сгорания 25 МДж/кг. Температура перегретого пара перед входом в турбину 570°С, в конденсаторе 30°С. Найти фактический КПД энергетического блока и сравнить его с КПД цикла Карно.

34. КПД цикла Карно равен 30 %. При изотермическом расширении газ получил от нагревателя 200 Дж теплоты. Определить работу, совершенную при изотермическом сжатии.

35. Совершая замкнутый цикл, газ получил от нагревателя 200 Дж теплоты. КПД цикла 25 %. Какую работу совершил газ? Какое количество тепла он отдал холодильнику?

36. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя в 3 раза выше температуры холодильника. Нагреватель передал газу 42 кДж теплоты. Какую работу совершил газ?

37.  Определить работу изотермического сжатия газа, совершающего цикл Карно, если температуры нагревателя и холодильника равны соответственно 600 К и 300 К, а газ получает от нагревателя за цикл 8 кДж теплоты.

38. КПД цикла Карно 35 %. Во сколько раз возрастет КПД, если температуру нагревателя увеличить на 20 %, а температуру холодильника уменьшить на 10 %?

39. В цикле Карно газ совершил работу 1 кДж и отдал холодильнику 5 кДж теплоты. Во сколько раз температура нагревателя больше температуры холодильника?

40. Идеальный многоатомный газ совершает цикл, состоящий из двух изобар и двух изохор. Определить КПД цикла, если максимальное давление газа в цикле в 2 раза больше минимального, а максимальный объем газа в 4 раза больше минимального объема. Начертить график цикла.