4.84 В сосуде объемом V с площадью стенок S находятся N >> 1 атомов идеального газа. Масса атома равна m. Атомы могут связываться со стенками сосуда. Энергия разрыва связи атома со стенкой равна ε. Связанные со стенками атомы могут свободно перемещаться по всей их поверхности, так что их можно рассматривать как идеальный двумерный газ. Каково давление газа на стенки сосуда при температуре T?
5.1 Найти верхний предел давления P водорода в сосуде объемом V = 1 л, при котором длина свободного пробега молекулы больше размеров сосуда. Газокинетический диаметр молекулы водорода d = 2,2 . 10−8 см, температура газа T =300K.
5.2 Расстояние между стенками сосуда Дьюара равно L. Воздух между стенками постепенно откачивают. Оценить, начиная с какого давления теплопроводность газа между стенками сосуда начнет уменьшаться? Температура равна T, сечение столкновения молекул воздуха—σ.
5.3 Найти среднюю длину свободного пробега λ примесных молекул в идеальном газе. Масса молекул основного газа равна m, их эффективное сечение столкновений друг с другом равно σ. Эти же величины для молекул примеси равны m′ и σ′, соответственно. Концентрация молекул основного газа равна n. Концентрация примеси очень мала.
5.4 Сосуд заполнен смесью двух газов с концентрациями n1 и n2. Массы молекул и их радиусы равны m1, m2, R1, R2, соответственно. Найти длину свободного пробега молекул каждого газа.
5.5 В газе присутствуют в небольшом количестве примесные молекулы, масса которых не отличается от массы молекул буферного газа, а диаметр в два раза больше. Во сколько раз отличаются средние длинысвободного пробега молекул буферного газа и примеси?
5.6 Изза небольшой разницы температур между двумя плоскими параллельно расположенными пластинами, находящимися на расстоянии h друг от друга в одноатомном разреженном газе с концентрацией n, возник тепловой поток q. После увеличения давления газа тепловой поток возрос до величины Q и перестал зависеть от давления газа. Оцените диаметр атома газа.
5.7 В вакууме расположены параллельно две плоские пластины, поверхность которых можно считать абсолютно черной. Расстояние между пластинами много меньше их длины и ширины. Температура одной из пластин поддерживается равной T0, второй—T0 + ∆T, причем ∆T<< T0. Изза нарушения вакуума поток тепла между пластинами увеличился в два раза. В приближении полной аккомодации газа на поверхности пластины найти концентрацию газа, проникшего в вакуумный объем. Масса молекулы газа равна m.
Указание: с единицы поверхности абсолютного черного тела излучается за единицу времени энергия W = σT4, где σ—постоянная Стефана—Больцмана.
5.8 Из плохо откачанного сосуда Дьюара испаряется жидкий воздух. Давление воздуха между стенками сосуда воздуха равно P = 10−3 мм ртутного столба. Площадь поверхности стенок сосуда S = 600 см2, удельная теплота испарения жидкого воздуха q = 48,4 кал/г, а его температура T = 93K. Зазор между стенками сосуда мал по сравнению с длиной свободного пробега. Оцените массу M жидкого воздуха, ежечасно испаряющегося из такого сосуда.
5.9 Сосуд откачивается через длинную трубу диаметром d идеальным (т. е. улавливающим все попадающие в него молекулы) насосом. Изза течей в стенках сосуда давление в нем не падает до нуля, а после длительной откачки устанавливается на уровне, при котором длина свободного пробега молекул воздуха λ >> d. Как изменится установившееся давление в сосуде, если диаметр трубы, соединяющей его с насосом, уменьшить вдвое?
5.11 В результате некоторого процесса вязкость плотного идеального газа увеличилась в два раза, а коэффициент диффузии увеличился в четыре раза. Во сколько раз изменилось давление газа?
5.12 Найти молярную теплоемкость идеального газа в процессе, при котором частота столкновений молекул в единице объема остается неизменной.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.