Amp;5. Молекула-кинетикалық теорияның және термодинамиканың физикалық негіздері. 1 страница

Идеал газдар Менделеев – Клапейрон күйінің теңдеуіне бағынды:

pV= RT,

мұндағы р-газдың қысымы, V-оның көлемі, Т-абсолют температура, М-газдың массасы, -бір киломоль газдың массасы, Rгаздың тұрақтысы; қатынасы киломольдің санын береді.

СИ бірлігінде газ тұрақтысының сан мәні R=8.31*10 дж/кмоль*град-қа тең болады.

Дальтонның заңы бойынша газдар қоспасының қысымы оның парциаль қысымының қосындысына тең болады, яғни осы берілген температурада барлық көлемді жеке өзі толтыратындай әрбір жеке газдарда болатын қысым.

Газдардың кинетикалық теориясының негізгі теңдеуінің түрі төмендегідей:

= n = n :

Мұндағы n-бірлік көлемдегі молекуланың саны, - бір молекуланың ілгерілмелі қозғалысының кинетикалық энергиясы, m-молекуланың массасы және -молекуланың орташа квадраттық жылдамдығы.

Бұл шамалар мынадай формулалармен анықталады.

Бірлік көлемдегі молекуланың саны

n= :

Мұндағы k= - Больцман тұрақтысы, N -Авогадро сан. R=8.31*10 дж/град=1.38*10 эрг/град болады.

Молекуланың ілгерілмелі қозғалысының орташа кинетикалық энергиясы.

= kT.

Молекуланың орташа квадраттық жылдамдығы

= = .

Сонымен бірге m= .

Молекулалардың жылулық қозғалысының энергиясы (газдың ішкі энергиясы)

W= RT,

Мұндағы і-молекуланың еріндік дәрежесінің саны.

Молекулалық жылу сыйымдылығы С-пен меншікті жылу сыйымдылығы с-нің арасындағы байланыс олардың анықтамасынан шығады

С= .

Көлем тұрақты болғанда газдың молекулалық жылу сыйымдылығы

С = R;

Қысым тұрақты болғанда:

С =C

Осыдан молекулалық жылу сыйымдылығы түгелдей газ молекуласының еркіндік дәрежесінің санымен анықталады. Бір атомды газ үшін және

5.1 2атм қысымда 820 см көлемді алып тұрған 2 г азоттың температурасы қандай болады?

5.2 Қысымы 750 мм сын. Бағ. Және ттемпературасы 20 С болғанда 10 г оттегі қандай көлемді алады?

5.3 Қысымы 8,1*10 н/м және температурасы 17 С болғанда сыйымдылығы 12 л баллон азотпен толтырылған. Баллондағы азоттың мөлшері қаншалық?

5.4 7 С температурада тығыз тығындалған бөтелке ішіндегі ауаның қысымы 1 атм-ға тең болатын.Бөтелкені қыздырған уақытта пробка атылып шықты. Бөтелкенің ішіндегі ауаның қысымы 1,3 атм-ға тең болғанда пробка атылып шықты деп алып, бөтелкені қандай температураға дейін қыздырғанымызды табу керек.

5.5 Егер баллонның қабырғасы 20 С температурада 160кГ/см қысымды көтере алады десек, онда ішіне 6,4кг оттегі сиятын осы баллонның ең кіші көлемі қаншалық болуға тиіс?

5.6 10 н/м қысымда баллонның ішіндегі газ 10кг болды. Егер баллондағы ақыры қысым 2,5*10 н/м -ге тең болса, онда балоннан қаншама газ мөлшерінің алынғанын табу керек. Газдың температурасын тұрақты деп есептейміз.

5.7 27 С температурадағы және 760мм сын. бағ. қысымындағы 25 л көлемді алып тұрған күкіртті (SO ) массасын табу керек.

5.8 Биіктігі 5 м, еденнің ауданы 200 м аудиторияны толтыратын ауаның массасын табу керек. Ауаның қысымы 750 мм сын. бағ. бөлме температурасы 17 С (бір киломоль ауаның массасы 29 кг/моль-ге деп аламыз).

5.9 Қысты күні (7 С) бөлме ішін толтыратын ауаның салмағы, жазды күні (37 С) салмағынан неше есе артық? Қысымдары бірдей.

5.10 0,5 г сутегінің: 1) 0 С, 2)100 С температуралардағы изотермаларын сызу керек.

5.11 15,5 г оттегінің: 1) 29 С және 2) 180 С температуралардағы изотермаларын сызу керек.

5.12 17 С температурадағы және 720мм сын.бағ. қысымдағы көлемі 10 м баллондағы киломоль газдың мөлшері қандай?

5.13 Жабық ыдыстың ішіндегі көлемі 4 л, 20 С температурадағы 5 г азот 40 С температураға дейін қыздырылады. Газдың қыздырғанға дейінгі қысымын табу керек.

5.14 Екі ұшы дәнекерленген, ішіндегі ауасы сорылып алынған горизанталь капиллярдың ортасында ұзындығы =20 см сынып бағанасы орналасқан. Егер каппиляды вертикаль етіп қойсақ, онда оның ішіндегі сынап бағанасы =10см қашықтыққа ауысады. Каппилярдың ішіндегі ауа қандай қысымға дейін сорылып алынған. Каппилярдың ұзындығы L=1см

5.15 «Бір тонна қорғасын ауыр ма немесе бір тонна пробка ауыр ма?» деген көпшілікке белгілі әзіл сұрақ бар. Ауадағы салмағы 1 т болатын пробканың нақтылы салмағы ауадағы салмағы 1 т болатын қорғасынның нақтылы салмағынан қаншама улкен болатынын есептеп шығару керек. Ауаның температурасы 17 С, қысымы 760 мм сын. бағ-на тең. Осы уақыттағы су буының тығыздығы неге тең?

5.16 Сутегі толтырылған, диаметрі 25 см, балалардың ауа шаригінің қорыту күші нольге тең бола алатындай, яғни ол өзінің алғашқы ілінген қалпында қала алатындай, оның сыртқы қабығының салмағы қандай болу керек? Ауа мен суртегі қалыпты жағдайда тұр деп аламыз. Шариктің ішкі қысымы оның сыртқы қысымына тең?

5.17 50 С температурада қаныққан су буының серпімділігі 92,5 мм сын. бағ-на тең. Осы уақыттағы су буының тығыздығы неге тең?

5.18 Температурасы 15 С және қысымы 730 мм сын. бағ-ғы сутегінің тығыздығын табу керек?

5.19 10 С температурадағы және 2*10 н/м қысымдағы кейбір газдың тығызд ығы 0,34 кг/м -ге тең. Осы газдың бір киломольінің массасы неге тең?

5.20 Егер қазіргі лабороториялық тәсілмен (р=10 мм сын.бағ.) ыдыстың ішіндегі ауа ең жоғарғы сиретілуге дейін сорып алынды десек, онда осы ыдыстың ішіндегі ауаның тығыздығы неге тең болады? Ауаның температурасы 15 С-ге тең.

5.21 7 С температурада 12 г газдың алатын көлемі 4*10 г/см -ге тең болады. Газды қандай температураға дейін қыздырған?

5.22 10 С температурада 3 атм қысымда 10 г оттегі тұр. Тұрақты қысымда қыздырудың салдарынан ұлғаюдан кейін оттегі 10 л көлем алады. Мыналарды: 1) ұлғайғанға дейінгі газдың көлемін, 2) ұлғайғаннан кейінгі газдың температурасын, 3) ұлғайғанға дейінгі газдың тығыздығын, 4) ұлғайғаннан кейінгі газдың тығыздығын табу керек.

5.23 Дәнекерленген ыдыста көлемі ыдыс көлемінің жартысына тең су бар. 400 С температурда, осы температурада су түгелімен буға айналғандығын біле отырып, су буының қысымы мен тығыздығын табу керек.

5.24 Оттегі тығыздығыны: 1) Т=const=390 K (0 р 4 ат, әрбір 0,5 ат, атм кейінгі) температурада қысымға тәуелділігінің графиктерін сызу керек.

5.25 Сыйымдылығы 1 м жабық ыдыстың ішінде 0,9 кг су және 1,69 кг оттегі бар. 500 С температурадағы ыдыстың, осы температурада судың түгелдей буға айналатынын біле тұрып, қысымын табу керек.

5.26 Сыйымдылығы V =3 л А ыдыстың ішінде қысымы р' =2 ат газ бар. Сыйымдылығы V = 4 л В ыдыстың ішінде қысымы р" =1 ат сондай газ бар. Екі ыдыстың ішіндегі температура бірдей. Егер А және В ыдыстарды түтік арқылы жалғастырсмақ, онда газға түсетін қысым қандай болады?

5.27 Көлемі 2*10 м ыдысты 6 г көмір қышқылды газымен және 5 г азоттың шала тотығымен толтырған. 127 С температурадағы ыдыстың ішіндегі жалпы қысым қандай?

5.28 10 С температурада және 10 н/м қысымдағы ыдыстың ішінде 14 г азот пен 9 г сутегі орналасқан. Мыналарды: 1) қоспаның бір молінің массасын, 2) ыдыстың көлемін табу керек.

5.29 Ауамен толтырылған жабық ыдыстың ішінде диэтильді эфир (С Н ОС Н ) енгізіледі. Ауа қалыпты жағдайда тұр. Осыдан кейін барлық эфир түгелімен буға айналып ыдыстағы қысым 1050 мм сын.бағ.-на тең болды. Ыдыстың ішіне эфирдің қаншалықты мөлшері енгізілген? Ыдыстың көлемі V=2 л.

5.30 Сыйымдылығы 0,5 л ыдыстың ішінде 1 г бу тәрізді йод бар. 1000 С температурадаыдыстағы қысым 700 мм сын.бағ.-на тең болып шықты. Осы жағдайдағы J йод молекуласының J атомдарға диссоциялану дәрежесін табу керек. Бір киломоль J -нің массасы 254 кг/моль-ға тең.

5.31 Ыдыстың ішінде көмір қышқыл газы бар. Кейбір температурада көмір қышқыл газы молекулаларының оттегіне және көміртегі тотығына диссоциялану дәрежесі 25 процентке тең болады. Осы жағдайда ыдыстың ішіндегі қысым, көмір қышқыл газы молекулаларының диссоцияланбаған уақыттағы қысымынан нешек есе үлкен болатыны табу керек?

5.32 Ауаның құрамында оттегі 23,6 сал.% және азот 76,4 сал.% деп есептеп, 750мм сын.бағ. қысымдағы және 13 С температурадағы ауаның тығыздығын табу керек. Осы жағдайдағы оттегі мен азоттың порциаль қысымын табу керек.

5.33 Ыдыстың ішінде 10 г көмір қышқыл газымен 15 г азоттың қоспасы бар. Осы қоспаның 27 С температурадағы және 1,5*10 н/м қысымдағы тығыздығын табу керек.

5.34 Мыналарды: 1) сутегі, 2) гелий атомдарының имассасын табу керек.

5.35 600м/сек жылдамдықпен ұшып келе жатқан азот молекуласы ыдыстың қабырғасына қалыпты соғылады да, одан жылдамдығын жоғалтпастан секіріп қайта кетеді. Соғылысқан уақыт ішіндегі ыдыс қабырғасының алған күш импульсын табу керек.

5.36 500 м/сек жылдамдықпен ұшып келе жатқан аргонның молекуласы ыдыстың қабырғасына серпімді соғылады. Молекуланың жылдамдығының бағыты мен ыдыстың қабырғасына түсірілген нормаль 60 бұрыш жасайды. Соғылған уақыт ішіндегі ыдыстың қабырғасының алған күш импульсын табу керек.

5.37 Ұшып келе жатқан азоттың молекуласының жылдамдығы 430м/сек. Осы молекуланың қозғалыс мөлшерін табу керек.

5.38 1 г су буыныңішіндегі молекуланың саны қанша?

5.39 Сыйымдылығы 4 л ыдыс ішінде 1 г сутегі бар. Осы ыдыстыңм 1 см көлемінде қанша молекула болады?

5.40 17 С температурада және 750 мм сын.бағ. қысымда көлемі 80 м бөлме ішінде молекуланың саны қанша болады?

5.41 Егер қазіргі лабораториялық тәсілмен ыдыс ішіндегі ауаны ең жоғарғы сиретілуге дейін сорып алса (р=10 мм сын.бағ.), 10 С температурада ыдыстың 1 см -де қанша молекула болады?

5.42 Шыны ыдыстың ішінде жақсы вакуум алу үшін, ондағы ауаны айдап шығару кезінде адсорбцияланған газды жоғалту мақсатында, ыдыстың қабырғасын қыздыру керек болады. Адсорбцияланған молекулалар қабырғадан ыдыс ішіндегі қысымның қаншалық өсетіндігін есептеу керек. Молекуланың көлденең қимасы 10 см -ге тең, ал қабат мономолекулярлы. Т емпература t=300 C.

5.43 Егер су тәрізді йодтың диссоциялану дәрежесі 5% десек, онда 1 г бу тәрізді йодтың массасы 254 кг/моль-ға тең.

5.44 Жартылай диссоцияланған 16 г оттегінде бөлшектің қаншалықты мөлшері бар?

5.45 Ыдыстың ішінде 10 к/моль оттегі мен 10 г азот бар. Қоспаның температурасы 100 С –ге тең. Сонымен бірге ыдыстағы қысым 10 мм сын.бағ.-на тең. Мыналарды: 1) ыдыстың көлемін, 2) оттегі мен азоттың парциаль қысымдарын, 3) осы ыдыстың 1см көлеміндегі молекуланың санын табу керек.

5.46 Бір киломоль массасы =29 кг/моль-ге тең ауаны біртекті газ деп есептеп, 17 С температурада ауа молекуласының орташа квадраттық жылдамдығын табу керек.

5.47 Гелий мен азот молекуласының орташа квадраттық жылдамдықтарының бірдей температурадағы қатынасын табу керек.

5.48 Атом бомбасы жарылған моментте пайда болатын температура шамамен 10 С-қа тең болады. Осындай температурада барлық молекулалар түгелімен атомға диссоциаланады., ал атомдар иондады деп есептеп, сутегі ионының орташа квадраттық жылдамдығын табу керек.

5.49 Сутегінің қысымын 200 мм сын.бағ.-на, ал берілген жағдайда молекулаларының орташа квадраттық жылдамдығын 2400м/сек-қа тең деп алып, 1 см -дегі сутегі молекуласының санын табу керек.

5.50 Кейбір газдың тығыздығы 6*10 кг/м -ге,ал осы газ молекулаларының орташа квадраттық жылдамдығы 500 м/сек-қа тең. Газдың ыдыстың қабырғасына түсіретін қысымын табу керек.

5.51 Ауада өлшенген тозаңның орташа квадраттық жылдамдығы ауа молекуласының орташа квадраттық жылдамдығынан неше есе кіші болады? Тозаңның массасы 10 г-ға тең. Ауаны біртекті газ деп, ал оның бір киломолінің массасын 29 кг/моль-ға тең деп аламыз.

5.52 20 С температурадағы сутегі молекуласының қозғалыс мөлшерін табу керек. Молекуның жылдамдығын орташа квадраттық жылдамдыққа тең деп аламыз.

5.53 Көлемі 2 л ыдыстың ішінде т680 мм сын.бағ. қысымдағы 10 г оттегі орналасқан. Мыналарды: 1) газдың молекуласының орташа квадраттық жылдамдығын, 2) ыдыстың ішіндегі молекуланың санын, 3) газдың тығыздығын табу керек.

5.54 Диометрі D=1 мм гуммигуттың бөлшегі броундық қозғалысқа қатысады. Гуммигнуттық тығыздығы =1 г/см . t=0 C температурадағы гуммигут бөлшегінің орташа квадраттық жылдамдығын табу керек.

5.55 Кейбір газ молекуласының орташа квадраттық жылдамдығы 450м/сек-қа тең. Газдың қысымы 5*10 н/м -ге тең. Осы жағдайдағы газдың тығыздығын табу керек.

5.56 1) 750 мм сын.бағ. қысымдағы тығыздығы 8,2*10 г/см -ге тең газ молекуласының орташа квадраттық жылдамдығын табу керек. 2) Егер газдың тығыздығы 17 С температура үшін берілген болса, онда осы газдың бір киломолінің массасы неге тең болады?

5.57 Кейбір газдың қалыпты жағдайдағы молекуласының орташа квадраттық жылдамдығы 461 м/сек-қа тең. Осы газдың 1 грамында қанша молекула болады?

5.58 10 С температурада 20 г оттегінің жылулық қозғалысының энергиясы неге тең болады? Осы энергияның қандай бөлігі ілгерілмелі қозғалыстың үлесіне тиеді.

5.59 15 С температурада 1 г ауаның ішіндегі молекулалардың жылулық қозғалысының кинетикалық энергиясын табу керек. Ауаны бір киломолінің массасы 29 кг/кмоль-ға тең болатын біриекті газ деп есептейміз.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: