microbik.ru
  1 ... 8 9 10 11

15. Фазовые переходы

15.1. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса *


Методом циклов установить зависимость давления насыщенного пара от температуры.

dp/dT=q12/T/(V'2 – V'1)

15.2. Насыщенный пар


Вода со своим насыщенным паром находится в сосуде объемом V = 6,0 л при температуре 250°С и давлении 40 атм. Удельный объем пара при этих условиях V'П = 50 л/кг. Масса воды с паром m = 5,0 кг. Найти массу и объем пара.

mП = (V – mV'Ж)(V'П – V'Ж) = 20 г, VП = 1,0л.

15.3. Уравнение Гельмгольца *


Методом циклов найти зависимость э.д.с. гальванического элемента от температуры.

15.4. Теплота испарения *


При стремлении температуры фазового перехода «жидкость – пар» к критической температуре Тк удельная теплота испарения (конденсации) стремится к нулю. Объяснить это свойство с помощью уравнения Клапейрона-Клаузиуса.

15.5. Работа и теплота испарения


Вычислить работу испарения моля воды при переходе ее в пар при 100 С и нормальном давлении. Определить также количество теплоты, сообщаемое при этом воде. Теплота парообразования воды: 2258 Дж/г.

15.6. Водяной пар при сгорании водорода


Количество теплоты, выделяющееся при образовании воды из элементов, равно Q1 = 287 кДж/моль, а теплота испарения воды равна Q2 = 40 кДж/моль. Определите количество теплоты, которое необходимо при образовании водяного пара из элементов.

Аномальные вещества *




Так выглядит диаграмма состояний обычных веществ, при переходе которых из твердой фазы в жидкую, объем увеличивается, а плотность уменьшается. Как выглядит диаграмма для аномальных веществ, уменьшающих свой объем при плавлении, таких как вода, чугун?

15.7. Тройная точка воды *


При давлении р = 609.2 Па и температуре t=0,01 С лед, вода и ее пар могут в любых количествах находиться в равновесии и переходить друг в друга. При изотермическом сжатии такой системы давление не изменяется, но часть пара переходит в жидкость, а выделяющаяся при этом теплота может быть или использована на одновременное плавление льда, или отдана термостату. Вычислить массу льда, который должен быть расплавлен при таком образовании 1 г воды из пара и льда, для того чтобы этот изобарно-изотермический процесс сжатия был адиабатным.

15.8. Сплав *


На рисунке представлена фазовая диаграмма системы Сu—Ag. Жидкой фазе соответствует область выше кривой АЕВ, справа от ACF находится область -фазы твердого раствора, а слева от BDG — область -фазы твердого раствора. Тройная точка Е называется эвтектической. а) Как будет вести себя раствор при охлаждении, если первоначально он находился в жидком состоянии, соответствующем точке К на рисунке? б) Что будет происходить при нагревании твердого раствора, если первоначально он находился в состоянии, отвечающем точке Н (-фаза)?


16. Явления переноса

16.1. Подобие в остывании


В разреженном газе нагретое тело остывает за время t. За какое время остынет тело из того же материала, если все его линейные размеры увеличить в n раз?

16.2. Сцепление по воздуху


Определить, на какой угол повернётся диск, подвешенный на упругой нити, если под ним на расстоянии h = 1 см. вращается второй такой же диск с угловой скоростью = 50 рад/с. Радиус дисков R = 10 см, модуль кручения нити f = 100 динс/см. Краевыми эффектами пренебречь. Движение воздуха между дисками считать ламинарным.

Как изменится результат в сильно разреженном воздухе с P = 10-4 мм.рт.ст., когда молекул воздуха велика по сравнению с расстоянием между дисками. Для упрощения расчёта считать, что все молекулы движутся с одинаковыми по абсолютному значению скоростями, равными средней скорости молекул воздуха V = 450 м/с.

16.3. Газопровод


Определить расход массы газа Q при стационарном изотермическом пуазейлевом течении его вдоль цилиндрической трубы длины l и радиуса r, на концах которой поддерживается давление P1 и P2 (P1 > P2). Во сколько раз увеличится расход, если диаметр трубы увеличится в два раза?

17. Контрольная работа 2




Письменный опрос

Часть 1. Статистика

Статистический подход
к описанию молекулярных явлений


  • Масса и размер молекулы.

  • Число Авогадро. Объем Авогадро.

Идеальный газ


  • Главное положение МКТ. Основное уравнение МКТ.

  • Флуктуация

  • Уравнение Клапейрона-Менделеева

  • Количество атомов в молекуле газа; число степеней свободы; теплоемкости.

  • Теорема о равнораспределении энергии.

  • Закон Дюлонга и Пти.

Вероятность


  • Две монетки упали на стол. Вероятность ОО, ОР, РР?

  • Сравните квадрат среднего и среднее квадрата.

  • Бугорок вероятности. Абсцисса – непрерывная случайная величина, ордината – ?

  • Вероятность того, что непрерывная случайная величина равна среднему значению

  • Формула, название, автор распр-я: Биномиальное, редких, нормальное – Бернулли, Пуассон и Гаусс.

  • 20 человек были вызваны к доске 20 раз. Что вероятнее: ни разу, один раз, два раза?

  • Макроскопические и микроскопические состояния системы.

  • Постулаты равновероятности и эргодичности.

  • Принцип Больцмана – статистическая интерпретация второго начала термодинамики.

Распределение молекул газа по скоростям


  • Принцип детального равновесия.

  • Распределение Максвелла по компонентам скоростей и по модулю скорости.

  • Нарисуйте горку серебра в опыте Штерна 1920г.

  • Что больше? Наивероятнейшая, средняя или среднеквадратичная скорости молекул газа.

  • На сколько порядков отличается скорость самой быстрой молекулы в комнате от средней скорости?

  • Вероятность скорости убывает по гиперболе, параболе, экспоненциально или логарифмически?

Распределение молекул во внешнем потенциальном поле


  • Распределение Гиббса, Больцмана, Максвелла, Барометрическое. Случайная величина распределения?

Броуновское движение


  • В непроветриваемом помещении испарившаяся молекула воды за 1 минуту перемещается на 1 см. Каково перемещение молекулы за час?

  • Изменение среды: концентрация ув4р, Т ув4р, лазером сечение ув4р. Длина свободного пробега ум4р, константа, ум4р.

  • Осень, лес, одно дерево на сотку. Деревья в сосняке в 2 раза толще, чем в березняке. Во сколько раз дальше видно партизана? В смешанном лесу?

  • Формула Эйнштейна-Смолуховского (для броуновского перемещения).

  • Что нашел Перрен? (постоянную Больцмана и число Авогадро).

Часть 2. Статистика

Школьные знания


  • Нулевое, первое, второе и третье начала термодинамики.

  • Самая низкая температура по Цельсию

  • Что в комнате летает быстрее, молекулы азота или кислорода? Порядок величины этих скоростей.

Термодинамический подход
к описанию молекулярных явлений


    • Нулевое начало термодинамики

    • Величины, описывающие механическое, тепловое и химическое взаимодействия

    • Учебник, который вы читали: Фамилия автора, название параграфа, смысл прочитанного (не читал)

Первое начало термодинамики


  • Что больше, килокалория, или килоджоуль?

  • Чем отличаются d и δ.

  • Первое начало термодинамики.

  • Термическое и калорическое уравнения состояния. Пример идеального газа.

  • Величина: P V T S U A Q C H, скорость молекулы, плотность, концентрация. Является ли функцией состояния, интенсивной величиной

Теплоемкость


  • Что такое теплоемкость. Что такое сжимаемость

  • Упорядочите по величине теплоемкости по изотерме, изохоре, изобаре, адиабате.

  • Уравнение Майера.

  • Уравнение Пуассона (адиабаты).

Второе начало термодинамики


  • Диаграммы циклов Отто, Дизеля, Карно

  • Цикл в двигателе легкового автомобиля.

  • Второе начало термодинамики.

  • Теоремы Карно

Температура и энтропия


  • Виды термометров: медицинский, бытовой, термопара, идеальная термодин. шкала температур Кельвина. Рабочее вещество?

  • Шкалы температур

  • Неравенство Клаузиуса

Термодинамические функции и равновесие


  • Внутренняя энергия, энтальпия, свободная энергия и свободная энтальпия (потенциал Гиббса).

  • Соотношение Гиббса. Соотношения Максвелла.

  • Принцип Ле-Шателье—Брауна.

  • Третье начало термодинамики (теорема Нернста).

Реальные газы и жидкости


  • Нарисуйте потенциал Линнарда - Джонса.

  • Уравнение Ван-дер-Ваальса.

  • Нарисуйте изотермы Ван-дер-Ваальса

  • Правило Максвелла; правило рычага.

  • Критическое состояние

  • Перечислите методы получения низких температур (Эффект Джоуля-Томсона. Ожижитель Капицы. Адиабатическое размагничивание и лазерное охлаждение).

Поверхностные явления в жидкостях


  • Изобразите зависимость поверхностного натяжения от температуры.

  • Давление под выпуклой поверхностью жидкости сравните с атмосферным.

  • Формула Лапласа

  • Принцип минимальности поверхности

  • Частичное и полное смачивание и несмачивание. Растворимость.

Фазовые переходы первого и второго рода


  • Перечислите агрегатные состояния, другие термодинамические фазы

  • Уравнение Клапейрона-Клаузиуса.

  • Нарисуйте тройную точку.

  • Примеры фазовых переходов первого и второго рода

  • Нарисуйте на диаграмме метастабильные состояния

Твердые тела


  • Перечислите симметрии кристаллов.

  • Нарисуйте элементы точечной симметрии (ось симметрии, плоскость симметрии, центр инверсии, инверсионная ось симметрии, зеркально-поворотная ось симметрии).




1 Задача повышенной трудности.



<< предыдущая страница