Физика, задачи. Решить с оформлением: Дано,Найти, Решение. 1. Газ находится под давлением 2 кПа и имеет плотность 15 кг/м3. Определить среднюю квадратичную скорость молекул газа.
2. В сосуде находится смесь из 4 кг гелия и 6 кг водорода при температуре 17 ° С. Определить молярную массу смеси газов. Какой закон описывает данный процесс? Молярная масса гелия 4*10^-3 кг/моль, водорода 2*10^-3 кг/моль.
3. Идеальный тепловой двигатель совершает за один цикл работу 25 кДж. Найти количество теплоты, отдаваемое за один цикл холодильнику, если температура нагревателя 237° С, а
температура холодильника 20 ° С. Ответ округлить до сотых.
4. При увеличении абсолютной температуры на 500 К средняя кинетическая энергия теплового движения молекулы водорода увеличилась в 2 раза. Какова начальная температура газа?
5. Определить сколько киломолей водорода содержится в объеме равном 10 м3 под давлением 755 мм.рт.ст. при температуре 15° С?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Дано:
Давление газа (P) = 2 кПа = 2 10^3 Па
Плотность газа (ρ) = 15 кг/м^3 = 15 10^3 г/м^3

Найти:
Среднюю квадратичную скорость молекул газа.

Решение:
Средняя квадратичная скорость молекул газа вычисляется по формуле:

v = √(3 * P / ρ)

Подставляем значения и рассчитываем:

v = √(3 2000 / 15 1000) = 273.86 м/с

Ответ:
Средняя квадратичная скорость молекул газа равна 273.86 м/с.

Дано:
Масса гелия (m_He) = 4 кг = 4 10^3 г
Масса водорода (m_H) = 6 кг = 6 10^3 г
Температура (T) = 17 °C = 17 + 273 = 290 K
Молярная масса гелия (M_He) = 4 10^-3 кг/моль = 4 г/моль
Молярная масса водорода (M_H) = 2 10^-3 кг/моль = 2 г/моль

Найти:
Молярную массу смеси газов и закон, описывающий данный процесс.

Решение:
Сначала найдем количество вещества каждого газа:

n_He = m_He / M_He = 4 10^3 / 4 = 1000 моль
n_H = m_H / M_H = 6 10^3 / 2 = 3000 моль

Общее количество вещества:

n = n_He + n_H = 1000 + 3000 = 4000 моль

Масса смеси газов:

m = m_He + m_H = 4 10^3 + 6 10^3 = 10 000 г = 10 кг

Молярная масса смеси газов:

M = m / n = 10 000 г / 4000 моль = 2.5 г/моль

Закон, описывающий данный процесс, - закон сохранения массы.

Ответ:
Молярная масса смеси газов составляет 2.5 г/моль, данный процесс описывается законом сохранения массы.

Дано:
Работа теплового двигателя (W) = 25 кДж = 25 * 10^3 Дж
Температура нагревателя (T_H) = 237 °C = 237 + 273 = 510 K
Температура холодильника (T_C) = 20 °C = 20 + 273 = 293 K

Найти:
Количество теплоты, отдаваемое холодильнику за один цикл.

Решение:
КПД (η) теплового двигателя определяется по формуле:

η = 1 - T_C / T_H

Отсюда найдем количество теплоты, отдаваемое холодильнику по формуле:

Q_C = W (1 - T_C / T_H) = 25 10^3 * (1 - 293 / 510) ≈ 13 956.86 Дж ≈ 13.96 кДж

Ответ:
Количество теплоты, отдаваемое холодильнику за один цикл, составляет приблизительно 13.96 кДж.

Дано:
Увеличение абсолютной температуры (ΔT) = 500 K
Увеличение средней кинетической энергии молекулы водорода (ΔKE) = 2 раза

Найти:
Начальную температуру газа.

Решение:
Увеличение средней кинетической энергии молекулы связано с изменением температуры по формуле:

ΔKE = 3/2 R ΔT

где R - универсальная газовая постоянная. Поскольку увеличение средней кинетической энергии в 2 раза, то:

2 = 3/2 R 500

Отсюда находим универсальную газовую постоянную:

R = 2 / (3/2 * 500)

Теперь можем найти начальную температуру газа:

T1 = T2 - ΔT = Т2 - 500 K

Ответ:
Начальная температура газа равна Т2 - 500 K.

Дано:
Объем газа (V) = 10 м^3
Давление газа (P) = 755 мм.рт.ст.
Температура (T) = 15 °C = 15 + 273 = 288 K

Найти:
Количество киломолей водорода.

Решение:
Сначала переведем давление в Па:

P = 755 мм.рт.ст. = 755 * 133.322 Па ≈ 100659.91 Па

Теперь выразим количество вещества по уравнению состояния газа:

n = P V / (R T)

Количество киломолей:

n_kmol = n / 1000

Подставляем значения и рассчитываем:

n = 100659.91 10 / (8.314 288) ≈ 41.078 моль
n_kmol = 41.078 / 1000 ≈ 0.041 кмоль

Ответ:
В объеме 10 м^3 под давлением 755 мм.рт.ст. при температуре 15° С содержится около 0.041 кмоль водорода.