У циліндричній посудині під поршнем з вантажем загальною масою 200 кг знаходиться 2, 5 г водню при 27С. Визначити роботу яку виконує газ під час ізобарного нагрівання до 100С.

Условие задачи:

Определить среднюю квадратичную скорость молекул азота при температуре 27° C?

Задача №4.1.26 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

t=27∘ C, υкв−?

Решение задачи:

Среднюю квадратичную скорость молекул идеального газа υкв определяют по такой формуле:

υкв=3RTM−−−−−√

В этой формуле R — универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(моль·К), M — молярная масса газа, равная у азота 0,028 кг/моль.

Переведем данную в условии температуру из шкалы Цельсия в шкалу Кельвина:

27∘C=300К

Посчитаем ответ:

υкв=3⋅8,31⋅3000,028−−−−−−−−−−−√=516,8м/с≈0,5км/с

ответ: 0,5 км/с.

Пример 1. Определить концентрацию молекул кислорода, находящегося в сосуде

объемом V=2 л. Количество вещества ν=0,2 моль.

Решение

V=2 л=2*10-3 м3 Количество вещества, или количество молей, определяет

M=0,32 кг/моль количество молекул в данной массе вещества:

ν=0,2 моль N = ν N A (1)

где, N=6,02*10 моль – число Авогадро. По определению

n=? концентрация молекул в данном объеме равна

N

n= (2)

V

Подставляем (1) в (2)

νN A 0.2 * 6.02 * 10 23

n= = −3

= 3 * 10 21 м3

V 2 * 10

ответ: n=3*1021 м-3.

Пример 2. Определить плотность ρ водяного пара, находящегося под давлением Р=2,5

кПа и имеющего температуру Т=400 К.

Решение

Р=2 МПа=2*106 Па По определению плотность вещества

m

T=400 K ρ= (1)

V

М=0,028 кг/моль По уравнению Менделеева – Клапейрона

m

ρ=?