Изучение явления переноса (примеры решения задач). Первое начало термодинамики, страница 11

3.   Найти коэффициент внутреннего трения азота при нормальных условиях, если коэффициент диффузии для него в этих условиях равен
0,142 см²/с.

4.   Найти диаметр молекулы кислорода, если известно, что для кислорода коэффициент внутреннего трения при 0 ºС равен η =18,8∙10^–6 Н∙с/м².

5.   Коэффициенты диффузии и внутреннего трения равны соответственно 1,22∙10⁵ м²/с и η = 1,95∙10^–5 кг/м∙с. Найти в этих условиях: а) плотность кислорода, б) среднюю длину свободного пробега его молекул, в) среднюю арифметическую скорость его молекул.

6.   Какой наибольшей скорости может достичь дождевая капля диаметром 0,3 мм? Диаметр молекулы воздуха принять равным 3∙10^{–10 м, температуру воздуха 0ºС. Считать, что для дождевой капли справедлив закон Стокса.}

7.   Пространство между двумя коаксиальными цилиндрами заполнено газом. Радиусы цилиндров равны соответственно r = 5 см, R = 5,2 см. Высота внутреннего цилиндра равна h = 25 см. Внешний цилиндр вращается со скоростью, соответствующей n = 360 оборотов в минуту. Чтобы внутренний цилиндр оставался неподвижным, к нему надо приложить касательную силу
F = 1,38∙10³ Н. Рассматривая в первом приближении случай как плоский, определить из данных этого опыта коэффициент вязкости газа, находящегося между цилиндрами.

8.   Расстояние между стенками дюаровского сосуда равно 8 мм. При каком давлении теплопроводность воздуха, находящегося между стенками сосуда, начинает уменьшаться при откачке? Температура воздуха 17ºС, диаметр молекул воздуха принять равным 3∙10^{–7 мм.}

9.   Между двумя пластинами, находящимися на расстоянии 1 мм друг от друга, находится воздух. Между пластинами поддерживается разность температур ΔT = 1 К. Площадь каждой пластины равна S = 100 см². Какое количество тепла передается за счет теплопроводности от одной пластины к другой за 10 мин? Считать, что воздух находится при нормальных условиях. Диаметр молекулы принять равным 3∙10^{–10 м.}

10.   Самолет летит со скоростью 360 км/ч. Считая, что слой воздуха у крыла самолета, увлекаемый вследствие вязкости, равен 4 см, найти касательную силу, действующую на каждый квадратный метр поверхности крыла. Диаметр молекулы воздуха принять равным 3∙10^{–8 см. Температура воздуха 0ºС.}

11.   Какой толщины следует сделать деревянную стену здания, чтобы она давала такую же потерю теплоты, как кирпичная стена толщиной d = 40 см при одинаковой температуре внутри и снаружи здания. Коэффициенты теплопроводности кирпича и дерева соответственно равны
= 0,7 Вт/(м∙К),  = 0,175 Вт/(м∙К).

12.   Для расчета отопительной системы необходимо найти потерю теплоты одного метра стены здания в течение суток. Толщина стены d = 50 см, температура стены внутри и снаружи здания соответственно равна t₁ = 18 ºC и
t₂ = –30 ºC, коэффициент теплопроводности стены  = 0,2 Вт/(м∙К).

13.   Стальная стенка котла толщиной d₁ = 1,5 мм покрыта с внутренней стороны слоем котельной накипи толщиной d₂ = 1 мм. Определить тепловой поток, проходящий через 1 м² стенки котла и температуру стального листа над накипью, если температура наружной поверхности стенки t₁ = 250 ºС и внутренней t₂ = 200 ºC. Коэффициент теплопроводности стали и накипи соответственно  = 45 Вт/(м∙К),  = 0,6 Вт/(м∙К).

14.   Определить время подъема движущихся с постоянной скоростью пузырьков воздуха со дна водоема глубиной h = 1 м, если диаметры пузырьков соответственно равны 2 мм и 1 мм. Расширением пузырьков пренебречь.