1.1. Рассчитайте изменение внутренней энергии при испарении 20 г этанола при нормальной температуре кипения, если его теплота испарения при данной температуре составляет 837,38 кДж/кг, а удельный объем пара равен 607 л/кг. Объемом жидкости пренебречь. (DU = 15,52 кДж)
1.2. Определите изменение внутренней энергии при испарении 1 кг воды при Тнтк, если теплота испарения равна 2258,7 кДж/кг. Считать водяной пар идеальным газом и пренебречь объемом жидкости. (DU = 2086,4 кДж)
1.3. 5 л криптона, находящегося при 273 К и 1,0133×105 Па, нагревают до 873 К при постоянном объеме. Определите конечное давление газа и теплоту, затраченную на нагревание. Считайте криптон идеальным газом. (р2 = 3,24×105 Па; QV = 1670 Дж)
1.4. В резервуаре вместимостью 50 л при 10оС и избыточном давлении 5065 гПа содержится азот. Определите максимальное количество теплоты, которое можно сообщить газу, если стенки резервуара выдерживают избыточное давление, не превышающее 20260 гПа. Считайте азот идеальным газом. (Q = 189,9 кДж)
1.5. Смешано 4 г водорода и 32 г кислорода. Их удельные теплоемкости с Р соответственно равны 14,3 и 0,912 Дж/(г×К). Определите потерю теплоты при охлаждении этой смеси на 20о при постоянном объеме. (QV = –1229 Дж)
1.6. Какое количество теплоты необходимо для повышения температуры 16 г кислорода (идеальный газ) от 300 до 500 К при постоянном давлении 1 атм? Как при этом изменится внутренняя энергия? (Q = 2910 Дж; DU = 2079 Дж)
1.7. Рассчитайте изменение энтальпии кислорода (идеальный газ) при изобарном расширении от 80 до 200 л при стандартном давлении. (DН = 42,55 кДж)
1.8. Найдите изменение внутренней энергии гелия (идеальный газ), изобарно расширяющегося от 5 до 10 л под давлением 1,96×105 Па. (DU = 1,47 кДж)
1.9. Вычислите работу расширения при нагревании 2 г воздуха (идеальный газ) от 0 до 1оС при постоянном давлении 1013 гПа. Плотность воздуха при н.у. равна 1,29 кг/м3. (А = 0,575 Дж)
1.10. Один моль идеального газа, взятого при 25оС и 100 атм, расширяется изотермически до 5 атм. Рассчитайте работу, поглощенную теплоту, изменение внутренней энергии и энтальпии. (Q = А = 7422 Дж; DU = DН = 0)
1.11. При 298 К одноатомный идеальный газ изотермически расширяется от 1,5 до 10 м3, при этом поглощается 966 кДж теплоты. Рассчитайте число молей газа, участвующего в процессе. (n = 206 моль)
1.12. Определите конечную температуру и работу, необходимую для адиабатического сжатия азота (идеальный газ) от 10 л до 1 л, если начальные температура и давление равны 300 К и 101,3 кПа. (Т2 = 754 К; А = –3833 Дж)
1.13. 10 г кислорода, находящегося при 298 К, сжимаются адиабатически от 8 до 5 л. Определите конечную температуру, работу процесса сжатия, изменение внутренней энергии и изменение энтальпии. Считать кислород идеальным газом. (Т2 = 359,6 К; А = –400 Дж; DU = 400 Дж; DН = 560 Дж)
1.15. Три моля идеального одноатомного газа, находящегося при Т1 = 350 К и р 1 = 5 атм, адиабатически расширяются до давления р 2 = 1 атм. Рассчитайте конечные температуру и объем, а также A, DU, DH в этом процессе. (Т2 = 184 К; V2 = 45,3 л; А = 6211 Дж; DU = –6211 Дж; DН = –10351 Дж)
1.16. 4 моля О2 (идеальный газ), находящиеся в объеме 20 л при 270 К, подвергли адиабатическому расширению до утроения объема. Рассчитайте конечную Т, A, DU, DH. (Т2 = 174 К; А = 7981 Дж; DU = –7981 Дж; DН = –11174 Дж)
1.17. Три моля идеального газа, находящиеся при 200 К и давлении 2 атм, обратимо и адиабатически сжали до Т2 = 250 К. Рассчитайте конечные р и объем, а также A, DU, DH. Изохорная теплоемкость газа равна 27,5 Дж/(моль×К). (V2 = 11,7 л; р2 = 5,33×105 Па; А = –4125 Дж; DU = 4125 Дж; DН = 5372 Дж)
1.18. Какое количество теплоты потребуется для нагревания 1 м3 воздуха от 0 до 1оС при постоянном объеме и начальном давлении р 1 = 1,013×105 Па? Плотность воздуха при н.у. 1,29 кг/м3 , удельная теплоемкость при постоянном давлении с Р = 1,01 Дж/(г×К). (QV = 932 Дж)
1.19. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагревания воздуха в квартире общим объемом 600 м3 от 20оС до 25оС. Примите, что воздух – это идеальный двухатомный газ, а давление при исходной температуре нормальное. Найдите для этого процесса А, Q, DU, DH. (А = 0; QV = DU = 2593 кДж; DН = 3630 кДж)
1.20. В сосуде при 273 К и 1,01×105 Па находится 1000 моль одноатомного идеального газа. Рассчитайте конечную температуру, давление газа и работу процесса расширения газа до объема, в 2 раза превышающего первоначальный, если газ: а) медленно изотермически расширяется в цилиндре с поршнем, двигающемся без трения; б) адиабатически расширяется в аналогичных условиях; в) при мгновенном удалении перегородки между сосудом и вакуумированным пространством того же объема. Объясните различие результатов, полученных в трех процессах. (а) Т2 = 273 К; р2 = 0,505×105 Па; А = 1573 кДж; б)172 К; 0,318×105 Па; 1260 кДж; в) 273 К; 0,505×105 Па; 0)
1.21. Кислород в количестве 80 г находится при 0оС и давлении 1,0133×105 Па. Определите Q, A, DU, DH: а) при изотермическом расширении до объема 0,2 м3 ; б) при изобарном расширении до того же объема; в) при изохорном нагревании до р = 2,0266×105 Па; г) при адиабатическом сжатии до 2,0266×105 Па. Считайте кислород идеальны газом. (а) Q = A = 7223 Дж, DU = 0, DH = 0; б) QР = DH = 51,07 кДж, A = 14,59 кДж, DU = 36,48 кДж; в) QV = DU = 14,19 кДж, A = 0, DH = 19,86 кДж; г) Q = 0, A = – DU = –3118 Дж, DH = 4365 Дж)
1.22. Чайник, содержащий 1 кг кипящей воды, нагревают до полного испарения при нормальном давлении. Определите А, Q, DU, DH для этого процесса. Мольная теплота испарения воды 40,6 кДж/моль. Пары воды считать идеальным газом, объемом жидкости пренебречь. (А = 172,3 кДж; QР = DH = 2256 кДж; DU = 2083 кДж)
1.23. Один моль паров брома обратимо и изотермически сконденсировали в жидкость при 59оС. Рассчитайте А, Q, DU, DH в этом процессе, если удельная теплота испарения брома при 59оС равна 184,1 Дж/г. Объемом жидкости пренебречь. Пары брома считать идеальным газом. (А = –2,76 кДж; QР = DH = –29,42 кДж; DU = –26,66 кДж)
1.24. Кусочек цинка массой 5 г бросили в стакан с разбавленной соляной кислотой. Рассчитайте работу, совершенную системой в результате реакции. Атмосферное давление составляет 1,1 атм, а температура равна 23оС. (А = 188 Дж)