3.7.1 Азот үшін тұрақты көлем мен тұрақты қысымдағы меншікті жылу сыйымдылығын есептеңіз.
3.7.2 Сыйымдылығы 80 л баллонда температурасы 270С, қысымы 1,85 атм сутегі бар. Егер, газға 6000 кал жылу берілсе, температурасы қандай болады?
3.7.3 Атмосфералық қысымда алынған 3 л ауа, 0,5 л-ге дейін изотермалық сығылса қанша жылу мөлшері бөлінеді?
3.7.4 Қалыпты жағдайдағы қысымда, көлемі V1=10 л азот массасын, қысымды өзгертпей отырып, көлемін V2=12 л-ге дейін ұлғайтса, азот массасының ішкі энергиясы қалай өзгереді?
3.7.5 Сыйымдылығы V=15 л баллонда m1=10 г сутегі, m2=54 г су буы және m3=60 г көміртегі тотығының қоспалары бар. Қоспаның температурасы 270С. Қысымын табыңыз.
37
3.7.6 Массасы 100 г сутегіні 2000С-қа қыздыру үшін жұмсалатын жылуды анықтаңыз.
Қыздыру:
а) тұрақты көлемде;
б) тұрақты қысымда өтеді.
3.7.7 p=0,1 Мн/м2 қысымдағы сутегі 10 м3 көлемді алып тұр. Газды тұрақты көлемде 0,3 Мн/м2 қысымға дейін қыздырды. Газдың ішкі энергиясының өзгерісін, газдың жасаған жұмысын және газға берілген жылу мөлшерін анықтаңыз.
3.7.8 Қысымы 8·104 Н/м2-ге тең оттегін, қысымын өзгертпей, қыздырған.
Оның көлемі 1 м3-ден 3 м3-ге дейін артқан. Оттегінің ішкі энергиясының өзгерісін, оның жасаған жұмысын және газға берілген жылу мөлшерін анықтаңыз.
3.7.9 Газдың көлемін 10 есе өсіру үшін, 5 кг көміртегі тотығын (СО), 270С температурада изотермиялық ұлғайтқан. Осы процесті жүзеге асыру үшін қажетті жылу мөлшерін және ұлғаю жұмысын анықтаңыз.
3.7.10 Қысымы р1=1 атм тең көмір қышқылды газы t1=120С температурада р2=2 атм дейін адиабаталық сығылған. Сығылғаннан кейінгі газдың Т2 температурасы қандай?
3.7.11 Кейбір екі атомды газдың тұрақты қысымдағы және тұрақты көлемдегі меншікті жылу сыйымдылықтарының айырмасы 2,6·102 Дж/кг·град-қа тең. Газдың молекулалық салмағын, оның CV және CP меншікті жылу сыйымдылықтарын табыңыз.
3.7.12 Оттегі V=50 л өзгермейтін көлемде қыздырылған. Осы кезде оның қысымы ∆p=5 атм өзгерген. Газға берілген Q жылуды анықтаңыз.
3.7.13 Көлемі 2 м3 газ изотермиялық ұлғайған кезде қысымын 12·105 Н/м3-ден 2·105 Н/м3-ге дейін өзгерткен. Ұлғаю жұмысын анықтаңыз.
3.7.14 Сутегі ұлғая отырып А=427 кГм жұмыс жасаған. Егер, газ изобаралық ұлғайған болса, газға қанша Q жылу берілген?
3.7.15 Бастапқы температурасы 470С оттегіні адиабаталық ұлғайтқанда оның ішкі энергиясы 8400 Дж-ға кеміген. Егер, газдың көлемі сығылған кезде 10 есе ұлғайса, оттегінің массасы қандай болғаны?
3.7.16 Массасы 10 г оттегі мен массасы 20 г азот қоспасының CP және CV меншікті жылу сыйымдылығы қандай?
3.7.17 Қысымы р1=106 Н/м2-ге тең 1 кмоль ауаны Т1=390К температурада, оның ішкі энергиясын ∆U=-71,7 кДж-ға жеткізе отырып, қысымын изохоралық өзгертеді. Ауаның соңғы температурасын, көлемін, қысымын анықтаңыз.
3.7.18 t=270С температурадағы аммиактың (NH3) толық кинетикалық энергиясын және бір молекуласының айналмалы қозғалысының кинетикалық энергиясын табыңыз.
3.7.19 Тұрақты қысымдағы 12 м3 су буын t1=1270С-тан t2=2270С-қа дейін қыздырған. Су буының бастапқы қысымы р=1,2·105 Н/м2. Егер, Ср=33700 Дж/кмоль·град болса, қыздыру үшін қажетті жылу мөлшерін анықтаңыз.
38
3.7.20 Ауаның адиабаталық ұлғаюы кезінде, оның көлемі 20 дм3 ден 100 дм3-ге өзгерген. Егер, ұлғаюдың соңында оның қысымы 2·105 Н/м2-ге тең болса, ауаның ұлғаю жұмысын табыңыз (ср=1006 Дж/кг·град=const).
3.7.21 Тұрақты көлемдегі (сV) және тұрақты қысымдағы (сP) неон және сутегінің меншікті жылу сыйымдылығын анықтаңыз. Газдарды идеал деп есептеңіз.
3.7.22 Сыйымдылығы 10 дм3 баллонда 270С температурада, 100·105 Н/м2 қысымда оттегі бар. Күн сәулесі қызуынан баллондағы оттегі 8350 Дж жылу алған. Қызғаннан кейінгі оттегінің температурасы мен қысымын анықтаңыз.
3.7.23 Егер, 2 кг газдың қысымы сығылу соңында 3 есе артса және сығылуға жұмсалған жұмыс А=-1,37·103 кДж болса, қандай газ изотермалық сығылуға ұшырады және оның алғашқы меншікті көлемі неге тең?
Сығылғанға дейінгі газдың қысымы 5·105 Н/м2 және температурасы 270С болған.
3.7.24 Диаметрі 20 см және биіктігі 42 см жылжымалы прошені бар цилиндрдің ішінде 12·105 Н/м2 қысымда және 270С температурада газ бар.
Қысымды тұрақты ұстай отырып, температурасын 100С-қа дейін төмендету кезіндегі газдың жасайтын жұмысын анықтаңыз.
3.7.25 Қысымы 6·105 Н/м2 және көлемі 8,31 м3 болатын, массасы 2 кг сутегін изотермиялық ұлғайтқанда 5,47·103 кДж жұмыс жасалынған. Егер, изотермиялық ұлғаюдан соң, газ адиабаталық сығылған болса және де тура изотермалық ұлғайғандағыдай жұмыс жасалынса, сутегінің соңғы параметрлерін (T2 V2 р2) анықтаңыз.
3.7.26 Газ тәрізді көміртегі тотығының (СО) ср және сv меншікті жылу сыйымдылықтарын анықтаңыз.
3.7.27 Газ қоспасы m1 = 3 кг азоттан және m2 = 1 кг су буынан тұрады.
Бұл газдарды идеал деп есептеп, газ қоспасының cv және cp меншікті жылу сыйымдылықтарын анықтаңыз.
3.7.28 Газ молекуласы екі атомнан тұрады; тұрақты қысым мен тұрақты көлемдегі газдың меншікті жылу сыйымдылықтарының айырмасы
260 Дж / (кг·К). Газдың молярлық массасын және оның cv және cp
меншікті жылу сыйымдылықтарын анықтаңыз.
3.7.29 Массасы 10 г оттегінің қысымы р=0,3 МПа және температурасы t=200С. Тұрақты қысымда қыздырғаннан кейін газдың көлемі V2=10 л болды.
Газдың алған жылу мөлшерін (Q), қыздырғанға дейінгі және қыздырғаннан кейінгі газ молекулаларының жылулық қозғалысының энергияларын (U1 және U2-ні) табыңыз.
3.7.30 Қысымы 93 кПа және 70С температурадағы 4 г сутегі мен 32 г оттегіден тұратын қоспаның тығыздығын анықтаңыз.
3.7.31 Газы бар екі ыдыс берілген. Біреуінің сыйымдылығы 3 л, екіншісінің сыйымдылығы 4 л. Бірінші ыдыстағы газдың қысымы 202 кПа, ал екіншісінікі 101 кПа. Егер, осы ыдыстарды бір-бірімен жалғастырсақ, онда газдың қысымы қандай болады? Ыдыстардағы температура бірдей және тұрақты.
39
3.7.32 Егер, ыдыстағы ауаның қысымын 1,33 мкПа дейін азайтып шығарсақ, сыйымдылығы 1 см3 ыдыста 100С температурада қанша ауа молекуласы болады?
3.7.33 Газға изохоралық процесс кезінде 4·1010Дж жылу берілген. Газ ұлғайған кездегі ішкі энергияның өзгерісі мен жұмысты есептеп табыңыз.
3.7.34 Изобаралық ұлғаю кезінде 20 г сутегінің көлемі 2 есе өскен.
Газдың бастапқы температурасы 300 К. Газдың ұлғайған кездегі (А) жұмысын, (∆U) ішкі энергиясының өзгерісін және газға берілген (Q) жылу мөлшерін анықтаңыз.
3.7.35 Адиабаталық процесс кезінде газ А=5·106 Дж жұмыс жасаған.
Оның (∆U) ішкі энергиясы қалай өзгерген? Газ қызды ма, әлде суыды ма?
3.7.36 Көлемі V=2 л ыдысқа, 0,1 МПа қысымда азот толтырылған.
Азотқа:
а) р=const кезде, көлемін екі есе ұлғайту үшін;
б) V=const кезде, қысымын екі есе ұлғайту үшін қанша (Q) жылу мөлшерін беру керек?
3.7.37 Көлемі 10 л болатын жабық ыдыста, р=0,1 МПа қысымда ауа бар.
Ыдыстағы қысымды 5 есе арттыру үшін (р2/р1=5) ауаға қанша (Q) жылу мөлшерін беру керек?
3.7.38 Екі атомды газды изобаралық ұлғайтқан кезде А=156,8Дж жұмыс жасалған. Газға қанша (Q) жылу мөлшері берілген?
3.7.39 ν=1 киломоль екі атомды газды адиабаталық сыққан кезде А=146 кДж жұмыс жасалған. Сығылу кезінде газдың температурасы қаншаға көтеріледі?
3.7.40 Азот, адиабаталық ұлғая отырып А=480 Дж жұмыс жасайды.
Егер, ұлғайғанға дейін оның температурасы Т1=362 К болған болса, онда газдың соңғы температурасы қандай болғаны? Азоттың массасы m=12 кг.
Жылу сыйымдылығы тұрақты.
3.7.41 Көлемі 7,5 л болатын оттегін 1 л көлемге дейін адиабаталық сыққан. Сығылудың соңында қысым р2=1,6 МПа болған. Сығылғанға дейінгі газдың (р1) қысымы қандай?
3.7.42 Сыйымдылығы 1 л болатын жабық ыдыста 12 кг оттегі бар. 150С- ғы оттегінің қысымын табыңыз.
3.7.43 300 К температурада 1 л көлемді алып тұрған 1 моль газдың қысымын анықтаңыз.
3.7.44 Температурасы 150С, қысымы 105 Па болатын көлемі 240 м3 бөлмедегі ауада қанша молекула бар?
3.7.45 Көлдің түбінен қалқып шығып келе жатқан көпіршіктің ішіндегі ауаның көлемі бетіне жеткенде 3 есеге өскен. Көлдің тереңдігі қандай?
3.7.46 Қысымы 97 кПа болатын ауасы бар ыдыс, поршенмен соратын қондырғымен жалғанған. Поршеннің n=5-ші жүрісінен кейін ыдыстағы ауаның қысымы 29 кПа болды. Ыдыстың көлемі мен соратын қондырғы поршенінің көлемдерінің қатынастарын анықтаңыз.
40
3.7.47 Бөлмедегі ауаның көлемі 100 м3. Егер, атмосфералық қысым 102 кПа болса, бөлме температурасын 100С-тан 250С-қа дейін көтерген кезде ауа массасының өзгерісі қандай болады?
3.7.48 Температурасы 150С, қысымы 98 кПа болатын сутегінің тығыздығын табыңыз.
3.7.49 Массасы 10 г оттегінің 100С температурадағы қысымы 0,303 МПа.
Тұрақты қысымда қыздырғаннан кейін, оттегінің көлемі 10 л болған. Газдың бастапқы көлемі мен соңғы температурасын табыңыз.
3.7.50 Сыйымдылығы 10 л сығылған сутегі бар баллонның қақпағынан газ шыққан. Температура 70С кезінде манометр 5 МПа қысымды көрсетеді.
Манометрдің көрсетуі 170С температура кезінде де өзгерген жоқ. Шыққан газдың массасын анықтаңыз.
3.7.51 Табан ауданы 100 см2 болатын цилиндрдің ішінде ауа бар.
Поршень цилиндрдің түбінен 50 см биіктікте орналасқан. Поршеннің үстіне 50 кг жүк қойған кезде, ол 10 см төмен түскен. Егер, поршень түскенге дейін цилиндрдің ішіндегі температура 120С, ал қысым 101 кПа болса, поршень түскенен кейінгі ауаның температурасы қандай болған?
3.7.52 Сыйымдылығы 2 л баллондағы газдың қысымы 0,33·105 Па, ал сыйымдылығы 6 л баллондағы сондай газдың қысымы 0,66·105 Па.
Баллондарды краны бар түтікпен жалғаған. Кранды ашқан кезде баллондарда қандай қысым пайда болады? Процесс изотермиялық деп есептеңіз.
3.7.53 Ыдыстағы газдың қысымы 131,3·105 Па, ал температурасы 300С.
Ыдыстағы газдың шығуына байланысты, оның қысымы 2,02·105 Па, ал температурасы -250С-қа төмендеген. Ыдыста қалған газдың m2 массасын анықтаңыз.
3.7.54 Егер, ғимараттың ішіндегі температура жазда 400С-ға жетіп, ал қыста 00С-ға дейін төмендейтін болса, көлемі 50 м3 ғимараттың ішін қыста және жазда толтырып тұратын ауаның массалар айырмасы қандай болады?
Атмосфералық қысымды қалыпты деп есептеңіз.
3.7.55 Цилиндр ішіндегі поршеннің астында Т1=300 К температурада массасы 0,02 кг сутегі бар. Сутегі алдымен адиабаталық ұлғайып өзінің көлемін n1=5 есеге арттырған, ал содан соң изотермдік сығылған, ол кезде көлем n2=5 есеге кеміген. Адиабаталық ұлғаюдың соңындағы (Т2) температураны және осы процестер кезіндегі газдың атқарған (А1,А2) жұмыстарын анықтаңыз. Процесті графикпен көрсетіңіз.
4 Термодинамиканың екінші бастамасы