Контрольная работа по физике.

Раздел «Молекулярная физика».

Вариант 1

1. Баллон содержит водород массой m = 10 г при температуре T = 280 К. Определить кинетическую энергию поступательного движения одной молекулы и всех молекул газа.

2. Найти среднюю квадратичную скорость молекул водорода. Вычисления выполнить для трех случаев: 1) для температуры Т = 20 К, соответствующей температуре кипения водорода; 2) для комнатной температуры (Т = 300 К); 3) для температуры Т = 5000 К, при которой около 95  молекул водорода диссоциированы (распались) на атомы.

3. Баллон емкостью V = 12 л содержит углекислый газ. Давление газа р = 1 МПа, температура T = 300 К. Определить массу m газа.

Вариант 2

1. Газ занимает объем V = 2 л под давлением р = 0,5 МПа. Определить суммарную кинетическую энергию поступательного движения молекул газа.

2. При какой температуре Т средняя квадратичная скорость атомов гелия станет равной второй космической скорости V₂ = 11,2 км/с?

3. Вычислить среднеквадратичную скорость атомов гелия при температуре Т = 27 С.

Вариант 3

1. Какой объем V занимает 1 кмоль идеального газа при давлении р = 1 МПа и температуре T = 400 К?

2. Баллон содержит азот массой m = 2 г при температуре T = 280 К. Определить суммарную кинетическую энергию поступательного движения всех молекул газа.

3. При температуре 0 С и давлении 10⁵ Па воздух имеет плотность 1,273 кг/м³. Найти среднеквадратичную скорость молекул воздуха..

Вариант 4

1. Найти кинетическую энергию поступательного движения молекулы водяного пара при температуре Т = 600 К. Найти полную кинетическую энергию всех молекул одного киломоля пара.

2. При какой температуре Т_к молекулы кислорода имеют такую же среднюю квадратичную скорость, как молекулы водорода при температуре T_в = 100 К?

3. Баллон емкостью V = 20 л содержит углекислый газ массой m = 500 г под давлением p = 1,3 МПа. Определить температуру Т газа.

Вариант 5

1. Колба емкостью V = 4 л содержит некоторый газ массой m = 0,6 г под давлением р = 200 кПа. Определить среднюю квадратичную скорость молекул газа.

2. При температуре T = 309 К и давлении p = 0,7 МПа плотность газа  = 12 кг/м³. Определить относительную молекулярную массу газа.

3. Котел содержит перегретый водяной пар массой m = 10 кг при температуре T = 500 К. Емкость котла V = 2 м³. Определить давление р пара в котле.

Вариант 6

1. Определить температуру Т газа, если средняя кинетическая энергия поступательного движения его молекул 1,610^-19 Дж.

2. Сколько молекул воздуха содержится в комнате объемом 60 м³ при нормальных условиях. Молярная масса воздуха 2910^-3 кг/моль.

3. Два одинаковых сосуда, содержащие одинаковое число молекул азота, соединены краном. В первом сосуде среднеквадратичная скорость молекул равна 400 м/с, а во втором - 500 м/с. Какой будет эта скорость, если открыть кран, соединяющий сосуды? Теплообмен с окружающей средой отсутствует.

Вариант 7

1. Определить кинетическую энергию поступательного движения молекулы азота при температуре Т = 1000 К.

2. Вычислить массу молекулы воды.

3. Смесь гелия и аргона находится при температуре Т = 1200 К. Определить среднюю квадратичную скорость и среднюю кинетическую энергию атомов гелия и аргона.

Вариант 8

1. Определить среднее значение полной кинетической энергии одной молекулы гелия, кислорода и водяного пара при температуре Т = 400 К.

2. Взвешенные в воздухе мельчайшие пылинки движутся так, как если бы они были очень крупными молекулами. Какова средняя квадратичная скорость пылинки массой m = 10^-10 г, если температура воздуха Т = 300 К?

3. Современные вакуумные насосы позволяют понижать давление почти до 10^-10 Па. Сколько молекул содержится в 1 мм³ газа при этом давлении и температуре 27 С?

Вариант 9

1. Концентрация молекул газа n = 10¹⁰ молекул/см³, давление газа р = 1 мПа. Найти: среднюю кинетическую энергию поступательного движения одной молекулы; температуру Т газа.

2. При повышении температуры идеального газа на 150 К средняя квадратичная скорость его молекул увеличилась с 400 до 500 м/с. На сколько градусов нужно нагреть этот газ, чтобы увеличить среднюю квадратичную скорость его молекул с 500 до 600 м/с?

3. Вычислить диаметр и объем молекулы ртути при 0 С, считая что молекулы имеют форму шара и плотно соприкасаются друг с другом.

Вариант 10

1. Чему равна энергия теплового движения 20 г кислорода при температуре Τ = 10 ºC? Какая часть энергии приходится на долю поступательного движения?

2. Во сколько раз средняя квадратичная скорость молекул кислорода больше средней квадратичной скорости пылинки массой m = 10^-8 г, находящейся среди молекул кислорода?

3. Масса атома некоторого химического элемента равна 3,3210^-25 кг. Определить молярную массу. Какой это элемент?

Вариант 11

1. Количество кислорода ν = 1,5 моль, температура Τ = 120 К. Определить суммарную кинетическую энергию поступательного движения всех молекул этого газа.

2. После того, как в комнате протопили печь, температура поднялась с 15 до 27 С. На сколько процентов уменьшилось число молекул в этой комнате?

3. Масса 14,9210²⁵ молекул инертного газа составляет 5 кг. Определить молярную массу. Какой это газ?

Вариант 12

1. В закрытом сосуде находится идеальный газ. Как изменится его давление, если среднеквадратичная скорость его молекул увеличится на 20 ?

2. Определить массу одной молекулы аммиака NH₃ и их количество в баллоне емкостью 210^-2 м³ при нормальных условиях.

3. Какое количество вещества содержится в теле, состоящем из 1,20410²⁴ молекул?

Вариант 13

1. Водород находится при температуре Т = 300 К. Количество вещества водорода ν = 0,5 моля. Найти среднюю кинетическую энергию поступательного движения одной молекулы, а также суммарную полную кинетическую энергию всех молекул этого газа.

2. Какова среднеквадратичная скорость молекул водорода при температуре Т = 400 К?

3. Определить количество молекул и количество вещества в 6 кг водорода.

Вариант 14

1. Найти кинетическую энергию теплового движения молекул, находящихся в 1 г воздуха при Т = 15 C.

2. Найти концентрацию молекул кислорода, если давление его 0,2 Мпа, а средняя квадратичная скорость молекул равна 700 м/с.

3. В баллоне емкостью V = 25 л находится водород при температуре T = 290 К. После того как часть водорода израсходовали, давление в баллоне понизилось на р = 0,4 МПа. Определить массу m израсходованного водорода.

Вариант 15

1. Определить кинетическую энергию поступательного движения молекулы азота при температуре Т = 1000 К.

2. Определить среднеквадратичную скорость молекул гaза, плотность которого составляет  = 0,35 кг/м³ при давлении р = 40 кПа.

3. Вычислить средний объем атома меди.

Вариант 16

1. Азот массой 10 г находится при температуре Т = 290 К. Определить: 1) среднюю кинетическую энергию одной молекулы азота; 2) среднюю кинетическую энергию поступательного движения всех молекул азота. Газ считать идеальным.

2. 10 г азота находятся в закрытом сосуде при температуре 7 C. Какое количество тепла надо сообщить азоту, чтобы увеличить среднеквадратичную скорость его молекул вдвое?

3. Доказать, что среднеквадратичная скорость молекул газа v_кв пропорциональна

___

р/ , где р - давление газа,  - его плотность.

Вариант 17

1. Колба емкостью V = 0,5 л содержит газ при нормальных условиях. Сколько молекул газа находится в колбе?

2. Определить среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул газа, находящегося под давлением р = 0,1 Па. Концентрация молекул газа n = 10¹³ см^-3.

3. В сосуде находится m = 8 г кислорода при температуре T = 1600 K. Какое число молекул кислорода имеет кинетическую энергию поступательного движения, превышающую значение W₀ = 6,6510^-20 Дж.

Вариант 18

1. Сколько атомов содержится в 1 г: 1) гелия; 2) углерода; 3)фтора; 4) полония?

2. Баллон содержит азот массой m = 2 г при температуре T = 280 К. Определить суммарную кинетическую энергию вращательного движения всех молекул газа.

3. При какой температуре средняя квадратичная скорость молекул азота 830 м/с?

Вариант 19

1. Определить массу моля и массу одной молекулы следующих веществ: 1) кислорода; 2) азота; 3) окиси азота (NO).

2. Баллон содержит водород массой m = 10 г при температуре T = 280 К. Определить кинетическую энергию поступательного движения и полную кинетическую энергию всех молекул газа.

3. Определить среднюю квадратичную скорости молекул азота N₂ при 27 С.

Вариант 20

1. В баллоне объемом V = 5 л содержится кислород массой m = 20 г. Определить концентрацию молекул в баллоне.

2. 1 кг двухатомного газа находится под давлением p = 810⁴ Па и имеет плотность ρ = 4 кг/м³. Найти энергию теплового движения молекул газа при этих условиях.

3. Число молекул в единице объема неизвестного газа при нормальных условиях n₀ = 2,710²⁵ м^-3. Этот же газ при температуре Т = 91 С и давлении р = 800 кПа имеет плотность  = 5,4 кг/м³. Найти массу одной молекулы m₀ этого газа.

Вариант 21

1. Одна треть молекул азота массой m = 10 г распалась на атомы. Сколько всего частиц находится в таком газе?

2. При 0 С молекулы кислорода имеют среднеквадратичную скорость 460 м/с. Какова при этой температуре среднеквадратичная скорость молекул азота?

3. Определить суммарную кинетическую энергию поступательного движения всех молекул газа, находящегося в сосуде объемом V = 3 л под давлением p = 540 кПа.

Вариант 22

1. Определить число N атомов в 1 кг водорода и массу одного атома водорода.

2.Частица массой 5 г, движущаяся со скоростью 400 м/с, встречает преграду, ударяется и отскакивает от нее с прежней скоростью. Определить изменение импульса этой частицы.

3. Какое число молекул двухатомного газа занимает объем V = 10 см³ при давлении p = 40 мм рт. ст. и при температуре Т = 27 С? Какой энергией теплового движения обладают эти молекулы?

Вариант 23

1. В сосуде вместимостью 5 л при нормальных условиях находится азот. Определить: 1) количество вещества ; 2) массу азота; 3) концентрацию n его молекул в сосуде.

2. Определить кинетическую энергию молекулы азота при температуре Т = 1000 К.

3. Какое давление создает сила 8 Н, равномерно действующая на площадь 4 см²? Сила перпендикулярна площади.

Вариант 24

1. Чему равна энергия теплового движения молекул двухатомного газа, заключенного в сосуд объемом 2 л и находящегося под давлением в 1,510⁵ Па?

2. При какой температуре средняя квадратичная скорость молекул кислорода равна средней квадратичной скорости молекул азота при температуре 100 С?

3. Найти число молекул в единице массы газа, средняя квадратичная скорость которых при температуре Т = 300 К равна v_кв.= 300 м/с.

Вариант 25

1. Чему равна энергия теплового движения 20 г кислорода при температуре Τ = 10 C?

2. Средняя квадратичная скорость некоторого газа при нормальных условиях равна 480 м/с. Сколько молекул содержит 1 г этого газа?

3. Определить плотность кислорода при давлении 1,310⁵ Па, если средняя квадратичная скорость его молекул равна 1,410³ м/с.

Вариант 26

1. Кинетическая энергия поступательного движения молекул азота, находящегося в баллоне объемом 0,02 м³, равна 510³ Дж, а средняя квадратичная скорость его молекул равна 210³ м/сек. Найти количество азота в баллоне.

2. Найти среднюю квадратичную скорость молекул газа, плотность которого при давлении 300 мм рт. ст. равна 0,3 г/л.

3. Сколько молекул заключено в объеме 0,5 м³ газа, если он при температуре 300 К находится под давлением 7,4810⁵ Па?

Вариант 27

1. Найти полную кинетическую энергию молекулы водяного пара при температуре Т = 600 К, а также полную кинетическую энергию всех молекул одного киломоля пара.

2. Каково давление азота, если средняя квадратичная скорость его молекул 500 м/с, а его плотность 1,8 кг/м³?

3. Какое давление производят пары ртути в баллоне ртутной лампы объемом 310^-5 м³ при 300 К, если в ней содержится 10¹⁸ молекул?

Вариант 28

1. При какой температуре средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы газа равна 4,1410^-21 Дж?

2. Определить среднюю квадратичную скорость молекулы газа, заключенного в сосуд объемом V = 2 л под давлением p = 200 кПа. Масса газа m = 0,3 г.

3. Сосуд в форме кубика содержит  = 10^-3 моль идеального газа. К каждой из шести граней кубика перпендикулярно к граням в любой момент времени движется одинаковое число молекул. Масса каждой молекулы m₀ = 310^-26 кг, средняя скорость теплового движения молекул v = 500 м/с,. Найти давление р газа. Считать удары молекул о стенку сосуда абсолютно упругими.

Вариант 29

1. В сосуде вместимостью 1 л находится кислород массой 1 г. Определить концентрацию молекул кислорода в сосуде.

2. Какое число молекул двухатомного газа занимает объем V = 10 см³ при давлении p = 40 мм рт. ст. и при температуре Т = 27 C? Какой энергией поступательного движения обладают эти молекулы?

3. В закрытом сосуде объемом V = 2 л находится азот, плотность которого ρ = 1,4 кг/м³. Какое количество тепла надо сообщить азоту, чтобы нагреть его в этих условиях на ∆Т = 100 К?

4. Ампула объема V = 1 см3, содержащая воздух при нормальных условиях, оставлена в космосе, где давление можно считать равным нулю. В ампуле пробито отверстие. Через какое время t давление в ампуле станет равным нулю, если считать, что через отверстие в единицу времени вылетает n_t = 10⁸ с^-1 молекул воздуха?

Вариант 30

1. В колбе емкостью V = 100 см³ содержится некоторый газ при температуре Т = 300 К. На сколько понизится давление р газа в колбе, если вследствие утечки из колбы выйдет N = 10²⁰ молекул?

2. Найти кинетическую энергию поступательного движения молекулы водяного пара при температуре Т = 600 К. Найти полную кинетическую энергию этой молекулы, а также кинетическую энергию поступательного движения всех молекул одного моля пара.

3. Найти среднюю квадратичную v_кв скорости молекул хлора при температуре 227 С. Относительная атомная масса хлора 35.

4. Средняя квадратичная скорость молекул газа 500 м/с, температура газа 300 К. Определить массу одной молекулы газа.