ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Эффект Джоуля-Томсона имеет очень важное практическое
значение: наряду с адиабатическим расширением этот эффект
используется для получения низких температур.
Задачи
5.1. Вывести формулу для расчета внутренней энергии газа
Ван-дер-Ваальса, исходя из того, что нужно совершить работу
против сил притяжения для того, чтобы развести молекулы на
бесконечно большое расстояние друг от друга, когда взаимодей-
ствием между ними можно пренебречь.
5.2. Моль азота расширяется в пустоту от начального объема
1 л до конечного 10л. Найти понижение температуры
Δ
Т при
таком процессе, если постоянная a в уравнении Ван-дер-Ваальса
для азота равна 0,135Н·м
4
/моль
2
.
5.3. Два сосуда с объемами V
1
и V
2
соединены трубкой с кра-
ном. В каждом из них при закрытом кране находится по одному
молю одного и того же газа, подчиняющегося уравнению Ван-
дер-Ваальса. До открытия крана температура газа в обоих сосу-
дах была одинакова и равна Т. Нагреется или охладится газ, если
открыть кран? На сколько при
этом измениться температура га-
за? Определить давление газа после открытия крана. Стенки со-
судов и соединяющей их трубки считать адиабатическими, а те-
плоемкость С
V
– не зависящей от температуры.
5.4. Два сосуда с объемами V
1
и V
2
соединены трубкой с кра-
ном. При закрытом кране в первом сосуде находится 2 моля ки-
слорода О
2
, во втором – 3 моля углекислого газа СО
2
. До откры-
тия крана температура газа в сосудах была Т
1
и Т
2
. Определить
внутреннюю энергию газов до открытия крана, и внутреннюю
энергию смеси газов после открытия крана. Стенки сосудов и
соединяющей их трубки считать адиабатическими, а теплоем-
кость С
V
– не зависящей от температуры.
5.5.
ν
молей азота подчиняющегося уравнению Ван-дер-
Ваальса, изотермически сжимаются от объема V
1
до объема, в n
раз меньшего. Определить работу сжатия газа и количество вы-
делившегося тепла.
29
5.6. Адиабатное расширение воздуха дросселированием про-
изводят при температуре Т=27˚С и перепаде давлений
Δ p=1атм=10
5
Па; постоянные Ван-дер-Ваальса a = 0,139
Н·м
4
/моль
2
, b=3,9·10
-5
м
3
/моль и С
p
=29,3Дж/мольК. Определить
понижение температуры воздуха при его дросселировании.
5.7. Показать для газа, подчиняющегося уравнению Ван-дер-
Ваальса, что в опыте Джоуля-Томсона эффект будет всегда от-
рицательным (
Δ
Т>0) в следующих случаях:
а) дросселируется газ, для которого силами взаимного при-
тяжения можно пренебречь;
б) начальная температура газа Т
1
>6.75T
k
.
5.8. Показать, что газ, подчиняющийся уравнению Ван-дер-
Ваальса, с b=0 в опыте Джоуля-Томсона всегда охлаждается.
Определить понижение температуры при расширении 1 моля
газа от V
1
до V
2
, если заданы его С
p
и а.
Ответы
5.2. K
VVC
a
T
V
25.0
11
21
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=Δ ;
5.3. Газ охладится,
)(
)(
2
2121
2
12
'
VVVV
VV
C
a
TT
V
+
−
−= ,
2
21
21
'
'
)(
4
2
2
VV
a
bVV
RT
p
+
−
−+
= ;
5.5.
1
2
1
1
)1(ln
V
a
n
bnnV
bnV
RTA
−+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−
=
ν
ν
ν
ν
,
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−
=Δ
bnnV
bnV
RTQ
ν
ν
ν
1
1
ln
;
5.6. KT 25.0
−
=
Δ
;
5.7.
а)
0)(
21
>−=Δ pp
C
b
T
p
,
30
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- …
- следующая ›
- последняя »
