Контрольная работа по дисциплине Машиноведение

Контрольная работа по дисциплине Машиноведение (Теплотехника)
Таблица выбора варианта
Вариант контрольной работы выбирается на пересечении строки с первой
буквой фамилии и столбца с последней цифрой номера зачетной книжки
Первая буква
фамилии
А,Б
В,Г
Д,Е
Ж,З
И,К
Л,М
Н,О
П,Р
С,Т
У,Ф
Х,Ц
Остальные
буквы
0
1
8
7
6
5
4
3
1
10
7
2
4
Последняя цифра шифра зачетной книжки
2
3
4
5
6
7
4
2
5
3
6
9
9
5
3
6
4
7
3
10
6
4
7
5
10
4
1
7
5
8
9
1
5
2
8
6
8
10
2
6
3
9
7
9
1
3
7
4
6
8
10
2
4
8
5
7
9
1
3
5
3
6
8
10
2
4
10
4
7
9
1
3
6
3
5
8
10
2
1
8
2
9
8
7
6
5
4
2
1
3
1
8
7
10
8
6
9
7
10
5
9
6
5
4
9
10
8
1
9
7
10
8
1
6
10
8
6
Таблица выбора задач контрольной работы в соответствии с вариантом
№№ задач
1
1
2
3
31
32
33
34
71
72
73
97
98
2
4
5
6
35
36
37
38
74
75
76
99
100
3
7
8
9
39
40
41
42
77
78
79
101
102
4
10
11
12
43
44
45
46
80
81
82
103
104
№№ вариантов
5
6
13
16
14
17
15
18
47
51
48
52
49
53
50
54
83
86
84
87
85
88
105
107
106
108
7
19
20
21
55
56
57
58
89
90
91
109
110
8
22
23
24
59
60
61
62
92
93
94
111
112
9
25
26
27
63
64
65
66
95
96
75
113
114
10
28
29
30
67
68
69
70
76
77
78
115
104
Задачи для решения
(ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА)
1. Чему равна внутренняя энергия 3 моль аргона при температуре 127 0С?
2. Чему равно изменение внутренней энергии 5 г неона при изменении его температуры на
100 К?
3. Какова внутренняя энергия одноатомного идеального газа, находящегося в баллоне
объемом 40 л, если его давление равно 10 Мпа?
4. 10 моль одноатомного идеального газа, имеющего температуру 27 0С, изохорно перевели
в состояние, при котором его давление увеличилось в 1,5 раза. Определите изменение
внутренней энергии газа.
5. Найдите увеличение внутренней энергии одноатомного идеального газа, при изобарном
нагревании его объем увеличился в 3 раза. Давление газа 1 Мпа, его начальный объем 200 см 3.
6. 2 моля идеального газа, имеющего температуру 600 К, сначала изотермически
расширили, а затем изобарно охладили, уменьшив его температуру в 3 раза. Насколько
изменилась внутренняя энергия газа?
7. Какова внутренняя энергия одноатомного идеального газа, находящегося в баллоне
объемом 40 л, если его давление равно 10 Мпа
8. 10 моль одноатомного идеального газа, имеющего температуру 27 0С, изохорно перевели
в состояние, при котором его давление увеличилось в 1,5 раза. Определите изменение
внутренней энергии газа.
9. Найдите увеличение внутренней энергии одноатомного идеального газа, при изобарном
нагревании его объем увеличился в 3 раза. Давление газа 1 Мпа, его начальный объем 200 см 3.
10. Найдите среднюю энергию поступательного движения молекулы одноатомного,
двухатомного и многоатомного газов при температуре 1000°С.
11. Газ занимает объем 2 л под давлением 0,5 МПа. Найдите суммарную кинетическую
энергию его молекул.
12. Герметичная камера содержит кислород массой 100 г при температуре 280 К. Найдите
среднюю энергию поступательного движения и суммарную кинетическую энергию молекул
газа.
13. Найдите среднюю энергию поступательного движения и суммарную кинетическую
энергию молекулы водяного пара при температуре 473 К.
14. Определите среднее значение полной кинетической энергии молекулы гелия при
температуре 2000 К.
15. Давление газа равно 1 мПа, концентрация его молекул равна 10 см . Определите
среднюю энергию поступательного движения молекул газа.
16. Определите суммарную кинетическую энергию поступательного движения молекул,
содержащихся в 0,5 кг углеводорода при температуре 300°С.
17. При какой температуре средняя квадратичная скорость молекул углекислого газа равна
первой космической скорости вблизи поверхности Земли?
18. Найдите среднюю арифметическую скорость молекул кислорода при температуре 300 К.
19. При какой температуре средняя арифметическая скорость молекул гелия равна второй
космической скорости вблизи поверхности Земли?
20. При давлении 20 кПа в 1 дм3 находится 5 г кислорода. Найдите среднюю скорость
движения его молекул.
21. При какой температуре молекулы кислорода имеют такую же среднюю квадратичную
скорость, что и молекулы водорода при 100 К?
22. Найти среднюю квадратичную скорость молекул газа, если средняя арифметическая
скорость их движения равна 1 км/с.
23. Во сколько раз среднеквадратичная скорость молекул водорода больше
среднеквадратичной скорости молекул кислорода при той же температуре?
24. Найдите среднюю арифметическую скорость молекул кислорода при 0°С.
25. Найдите температуру, при которой наиболее вероятная скорость молекул азота равна
первой космической скорости вблизи поверхности Земли.
26. Какова средняя арифметическая скорость молекул аргона при 727 °С?
27. При какой температуре наиболее вероятная скорость молекул газа хлора равна второй
космической скорости вблизи поверхности Земли?
28. В сосуде объѐмом 3 м3 при атмосферном давлении находится 500 г азота. Найдите
среднюю квадратичную скорость их движения.
29. Найдите среднюю арифметическую скорость молекул кислорода при температуре 5000
К, когда все молекулы диссоциированы на атомы.
30. При давлении 30 кПа концентрация молекул пропана 5-1025 м-3. Найдите наиболее
вероятную скорость их движения.
(ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ)
31. Найдите массу углекислого газа в баллоне вместимостью 40 л при температуре 288 К и
давлении 4,9 кПа. Молярная масса углекислого газа равна 44 г/моль.
32. Бутылка вместимостью 0,5 л выдерживает избыточное давление 148 кПа. Какую
максимальную массу твердого углекислого газа можно запечатать в бутылке, чтобы она не
взорвалась при 300 К? Атмосферное давление равно 101 кПа. Объемом твердого углекислого
газа пренебречь.
33. До какой температуры нужно нагреть запаянный шар, содержащий 6,00 г воды, чтобы
шар разорвался, если известно, что стенки шара выдерживают давление не более 4,053 Мпа, а
вместимость его равна 1,20 л?
34. Определите температуру газа, находящегося в закрытом сосуде, если при увеличении
давления на 0,4% первоначального давления температура газа возрастает на 1 К.
35. В баллоне вместимостью 30 л находится кислород при давлении 7,3 Мпа и температуре
264 К. Затем часть газа из баллона выпустили, причем через некоторое время температура газа
в нем повысилась до 290 К, а давление упало до 2,94 Мпа. Сколько кислорода (по массе) было
выпущено из баллона?
36. Какова масса 3 молей поваренной соли? Молярная масса поваренной соли равна 58
г/моль.
37. Сколько молекул содержится в баллоне с 2,8 кг азота. Молярная масса азота равна 28
г/моль.
38. Сколько молекул воздуха находится в аудитории размерами 12 м Х 5 м Х 4 м при
температуре 15 0С и давлении 750 мм. рт. ст.?
39. Ампула объемом 1 см3, содержащая воздух при нормальных условиях, оставлена в
космосе, где давление можно считать равным нулю. В ампуле пробито отверстие. Через какое
время давление в ампуле тоже станет равным нулю, если каждую секунду из нее вылетает 108
молекул?
40. Каково давление азота, если средняя квадратичная скорость его молекул равна 500 м/с, а
плотность – 1,35 кг/м3?
41. Под каким давлением находится в баллоне объемом 5 л кислород, если средняя
кинетическая энергия теплового движения всех молекул кислорода равна 6 кДж?
42. Современная техника позволяет создать вакуум, при котором давление оставшегося газа
не превышает 0,1 нПа. Сколько молекул газа останется в сосуде объемом 1 см3 при таком
вакууме и какова средняя кинетическая энергия этих молекул? Температура газа 300 К.
43. Идеальный газ массой 0,04 кг занимает объем 0,025 м 3 при температуре 200 К. После
нагревания газа при постоянном давлении его плотность стала равной 0,4 кг/м3. До какой
температуры был нагрет газ?
44. Рассчитайте внутреннюю энергию одноатомного идеального газа в количестве 3 моль
при температуре 127 0С.
45. Какова температура одноатомного идеального газа, если известно, что внутренняя
энергия 2 моль составляет 831 кДж?
46. Найдите концентрацию молекул идеального газа в сосуде вместимостью 2 л при
температуре 27 0С, если внутренняя энергия его равна 300 Дж.
47. Какова внутренняя энергия идеального газа, находящегося в закрытом сосуде объемом
1,5 л при комнатной температуре, если концентрация молекул равна 2*1019 см-3?
48. При какой температуре средняя квадратичная скорость молекул углекислого газа СО 2
равна 400 м/с.
49. Найти массу молекулы ацетилена С2Н2 и его плотность при нормальных условиях.
50. Сколько необходимо взять молекул идеального газа, чтобы их энергия поступательного
движения при температуре 305 К была равна 1 Дж?
51. Определить плотность кислорода при давлении 1,2*10 5 Па, если средняя квадратичная
скорость его молекул равна 1,41*103 м/с.
52. Масса 14,92*1025 молекул инертного газа составляет 5 кг. Какой это газ?
53. Какова средняя скорость движения молекул газа, который занимает объем 5 м3 при
давлении 200 кПа и имеет массу 6 кг?
54. Вычислить массу одной молекулы сернистого газа SO2 и число молекул в 1 кг этого газа
при нормальных условиях?
55. При температуре 27 0С давление газа в закрытом сосуде было 75 кПа. Каким будет
давление при температуре -130С
56. Определить среднюю кинетическую энергию молекул кислорода, если его плотность 2
кг/м3, а давление 3,01*105 Па?
57. Какое давление производят пары ртути в баллоне ртутной лампы объемом 3*10 -5 м3 при
300 К, если в ней содержится 1018 молекул?
58. Определите диаметр молекулы масла по масляному пятну площадью 5,68*10-2 м2,
разлитому по поверхности воды. Масса капли 0,022*10-6 кг, а плотность масла 900 кг/м3.
59. В сосуде находится газ при температуре 273 0С. Определите среднюю кинетическую
энергию движения его молекул.
60. Определите давление воздуха в сосуде объемом 10-3 м3, если его масса 2,4*10-2 кг,
температура 27 0С, а молярная масса 0,029 кг/моль.
61. Какой средней квадратичной скоростью обладают молекулы азота при температуре 27
0
С?
62. При давлении 105 Па и температуре 15 0С воздух имеет объем 2*10-3 м3. При каком
давлении данная масса воздуха займет объем 4*10-3 м3, если температура его станет 200С?
63. После того, как в комнате протопили печь, температура поднялась с 15 0С до 270С. На
сколько % изменилось число молекул в этой комнате?
64. При изотермическом сжатии газа его объем уменьшился с 8 л до 5 л, а давление
повысилось на 60 кПа. Найти первоначальное давление.
65. Гелий находится при температуре 580 К. При какой температуре должен находиться
водород, чтобы средняя квадратичная скорость движения молекул этих газов была одинакова?
66. Вычислить число молекул воздуха, находящихся в помещении размеров 6м*4м*2,5 м
при температуре 27 0С и давлении 99,8 кПа.
67. За 10 суток из стакана полностью испарилось 100 г воды. Сколько в среднем вылетело
молекул с поверхности воды за 1 сек?
68. В баллоне, объемом 10 л находится газ при температуре 27 0С. Вследствие утечки,
давление в баллоне снизилось на 4,2 кПа. Сколько молекул вылетело из баллона?
69. Какая масса воздуха выйдет из комнаты объемом 60 м3 при повышении температуры от
280 К до 300 К при нормальном давлении?
70. В сосуд объемом 1 л помещают кислород массой 2 г и азот массой 4 г. Каково давление
смеси газов при температуре 274 К?
(ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ)
71. Термодинамическая система получила 5 кДж теплоты, совершив при этом 2 кДж работы.
На сколько изменилась внутренняя энергия газа при этом?
72. Внешние силы совершили над термодинамической системой механическую работу 500
кДж. Одновременнно система выделила 700 кДж теплоты. Определите изменение внутренней
энергии системы. Как изменилась температура системы при этом?
73. Какое количество теплоты получила термодинамическая система, если ее внутренняя
энергия увеличилась при этом на 6 МДж, а системой была совершена 1,5 раза меньшая работа,
чем изменение ее внутренней энергии?
74. При адиабатном сжатии над газом была совершена работа 10 МДж. Чему равно
изменение внутренней энергии газа при этом? Нагрелся или охладился газ?
75. При адиабатном расширении 3 молей гелия было совершено 0,25 МДж работы, а его
абсолютная температура уменьшилась в 3 раза. Определите начальную температуру гелия.
76. При изотермическом процессе над идеальным газом была совершена механическая
работа 250 Дж. Чему равны количество теплоты, выделившееся при этом, и изменение
внутренней энергии газа?
77. Чему равны работа газа и количество теплоты, полученное 10 молями идеального газа
при изохорном процессе, если давление газа при этом увеличилось в 2,5 раза? Начальная
температура газа 300 К.
78. Температура 2 молей одноатомного идеального газа увеличилась на 500 К при
изобарном процессе. Чему равны работа газа и количество теплоты, полученное газом?
79. Водород массой 4 кг занимает объем 3 м 3 и находится под давлением 0,9 МПа. Газ был
нагрет сначала при постоянном давлении до объема 8 м3, а затем при постоянном объеме до 10
МПа. Постройте график процесса. Найдите совершенную газом работу.
80. Азот массой 2 кг был нагрет на 150 К при постоянном объеме. Найдите количество
теплоты, сообщенное газу, изменение его внутренней энергии и совершенную газом работу.
81. При давлении 100 кПа водород занимал объем 10 м 3. В результате нагревания при
постоянном объеме его давление возросло до 300 кПа. Найдите количество теплоты,
сообщенное газу, изменение его внутренней энергии и совершенную газом работу.
82. Водород массой 5 кг, нагретый на 250 К, сохранил неизменный объем. Найдите работу,
совершенную газом.
83. Баллон емкостью 20 л содержит водород при температуре 300 К и давлении 0,4 МПа.
Как изменится температура и давление газа, если ему сообщить количество теплоты 6 кДж?
84. Кислород был нагрет при постоянном давлении 80 кПа. При этом его объем изменился
от 1 до 3 м. Найдите количество теплоты, сообщенное газу, изменение его внутренней энергии
и совершенную газом работу.
85. Азоту при постоянном давлении сообщено количество теплоты 21 кДж. Найдите
изменение его внутренней энергии и совершенную газом работу.
86. Гелий массой 1 г был нагрет на 100 К при постоянном давлении. Найдите количество
теплоты, сообщенное газу, изменение его внутренней энергии и совершенную газом работу.
87. Кислород массой 160 г был нагрет на 12 К. Для этого ему было сообщено количество
теплоты 1,76 кДж. Как протекал процесс: при постоянном давлении или при постоянном
объеме?
88. Азот массой 600 г при температуре 560К занимал объем 1,2 м3. В результате
изотермического расширения объем газа увеличился на 3 м 3. Найдите количество теплоты,
сообщенное газу, изменение его внутренней энергии и совершенную газом работу.
89. Кислород массой 2 кг занимает объем 1 м 3 и находится под давлением 0,2 МПа. Газ был
нагрет сначала при постоянном давлении до объема 3 м 3, а затем при постоянном объеме до 0,5
МПа. Постройте график процесса. Найдите изменение внутренней энергии газа.
90. Кислород, занимавший объем 1 л при давлении 1,2 МПа, адиабатически расширился в 10
раз. Найдите совершенную газом работу.
91. Азот массой 2 кг имел температуру 300 К. В результате адиабатического сжатия его
объем уменьшился в 5 раз. Найдите конечную температуру газа и совершенную газом работу.
92. Расширяясь, водород совершил работу 1 кДж. Какое количество теплоты было сообщено
газу, если газ расширялся изобарически?
93. Кислород массой 10 кг, нагретый на 200 К, сохранил неизменный объем. Найдите
изменение внутренней энергии и количество теплоты, сообщенное газу.
94. Из баллона, содержащего водород под давлением 100 кПа и температуре 300 К,
выпустили половину газа. Найдите конечную температуру газа и совершенную газом работу.
95. При адиабатическом расширении кислорода с начальной температурой 320 К
внутренняя энергия газа уменьшилась на 8,2 кДж. Определите массу газа, если его объем
увеличился в 10 раз.
96. Расширяясь, азот совершил работу 6 кДж. Какое количество теплоты было сообщено
газу, если газ расширялся изотермически.
(ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ. КПД ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ)
97. За один цикл рабочее теплового двигателя получает от нагревателя 20 МДж теплоты и
совершает 6 МДж работы. Чему равен КПД двигателя?
98. Рабочее тело получает от нагревателя 15 МДж теплоты и отдает холодильнику 12 МДж
энергии. Каков КПД двигателя?
99. Рабочее тело теплового двигателя после совершения 10 кДж работает холодильнику 30
кДж энергии. Чему равен КПД теплового двигателя?
100. Чему равен КПД идеального теплового двигателя, если температура нагревателя 327 0С,
а температура холодильника 77 0С?
101. КПД идеального теплового двигателя 25%. На сколько процентов увеличится КПД
двигателя, если температуру нагревателя увеличить в 1,5 раза, а температуру холодильника
оставить без изменений?
102. В результате кругового процесса газ совершил работу 1 Дж и передал охладителю
количество теплоты 4,2 Дж. Определить термический КПД цикла.
103. Совершая замкнутый процесс, газ получил от нагревателя количество теплоты 4 кДж.
Определить работу газа при протекании цикла, если его термический КПД 0,1.
104. Идеальный двухатомный газ, содержащий количество вещества 1 моль, совершает цикл,
состоящий из двух изохор и двух изобар. Наименьший объем 10 л, наибольший 20 л,
наименьшее давление 246 кПа, наибольшее 410 кПа. Определить температуру газа для
характерных точек цикла и его термический КПД.
105. Идеальный многоатомный газ совершает цикл, состоящий из двух изохор и двух изобар,
причем наибольшее давление газа в два раза больше наименьшего, а наибольший объем в
четыре раза больше наименьшего. Определить термический КПД цикла.
106. Идеальный газ, совершающий цикл Карно, 2/3 количества теплоты, полученного от
нагревателя, отдает охладителю. Температура охладителя равна 280 К. Определить температуру
нагревателя.
107. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура T2 охладителя равна 290 К. Во
сколько раз увеличится КПД цикла, если температура нагревателя повысится от 400 К до 600
К?
108. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя в три раза выше
температуры охладителя. Нагреватель передал газу количество теплоты Q1 = 42 кДж. Какую
работу совершил газ?
109. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя равна 470 К,
температура охладителя равна 280 К. При изотермическом расширении газ совершает работу
100 Дж. Определить термический КПД цикла, а также количество теплоты Q 2, которое газ
отдает охладителю при изотермическом сжатии.
110. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура Т 1 нагревателя в четыре раза выше
температуры Т2 охладителя. Какую долю количества теплоты, получаемого за один цикл от
нагревателя, газ отдает охладителю?
111. Идеальный газ, совершающий цикл Карно, получив от нагревателя количество теплоты
4,2 кДж, совершил работу 590 Дж. Найти термический КПД этого цикла. Во сколько раз
температура нагревателя больше температуры охладителя?
112. Идеальный газ совершает цикл Карно. Работа A1 изотермического расширения газа
равна 5 Дж. Определить работу A2 изотермического сжатия, если термический КПД цикла
равен 0,2.
113. Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл
работу 2,94 кДж и отдаѐт холодильнику количество теплоты 13,4 кДж. Найти КПД цикла
114. В результате циклического процесса газ совершил 100 Дж работы и передал
холодильнику 400 Дж теплоты. Определите КПД цикла.
115. Идеальная тепловая машина имеет температуру нагревателя в 1,5 раза выше, чем
температура холодильника. Машине сообщили 15 кДж теплоты. Какую работу совершила
машина?