Молекулярная физика и термодинамика

Какое количество теплоты необходимо, чтобы при постоянном давлении p = 1 атм. перевести m = 36 г воды, имеющей температуру t₁ = 20 °C, в состояние с температурой t₂ = 120 °C? При указанном процессе удельная теплоемкость воды c = 4,2 Дж/(г·K), удельная теплота парообразования r = 2,26 кДж/г, а внутренняя энергия моля водяного пара в n = 2 раза больше, чем внутренняя энергия моля идеального одноатомного газа при той же температуре. Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль·К), молярная масса воды M_H20 = 18 г/моль.

Холодильник поддерживает в морозильной камере постоянную температуру T₀ = -12 °C. Кастрюля с водой охлаждается в этой камере от температуры T₁ = +29 °C до T₂ = +25 °C за t₁ = 6 мин, а от T₃ = +2 °C до T₄ = 0 °C - за t₂ = 9 мин. За сколько времени вода в кастрюле замёрзнет (при 0 °C)? Теплоёмкостью кастрюли пренебречь. Удельная теплоёмкость воды с = 4200 Дж/(кг°C),удельная теплота плавления льда λ = 340 кДж/кг.

В медный стакан калориметра массой M = 200 г, содержащий m = 150 г воды, опустили кусок льда, имевший температуру t_Л = 0 °C. Начальная температура калориметра с водой t_Н = 25 °C. В момент времени, когда наступило тепловое равновесие, температура воды и калориметра стала равной t_К = 5 °C. Рассчитайте массу льда m_Л. Удельная теплоемкость меди с_М = 390 Дж/(кг∙K), удельная теплоемкость воды c_В = 4200 Дж/(кг K), удельная теплота плавления льда λ = 3,35∙10⁵ Дж/кг.

В стакане находится некоторое количество воды, нагретой до температуры t₁ = 60 °C. В стакан кладут металлический шарик, имеющий температуру t₀ = 20 °C, а некоторое время спустя - еще два таких же шарика при той же температуре. В результате в стакане устанавливается температура t₃ = 50 °C. Какова была установившаяся температура t₂ в стакане после того, как в него был опущен первый шарик? Теплообменом с окружающей средой пренебречь.

К порции воздуха с влажностью r₁ = 20 %, занимавшей объём V₁ = 1 м³ при нормальных условиях, добавили порцию воздуха с влажностью r₂ = 30 %, занимавшую объем V₂ = 2 м³ при тех же условиях. До какого объема V следует изотермически сжать образовавшуюся смесь, чтобы содержащиеся в ней пары стали насыщенными?

Человек в очках вошел с улицы в теплую комнату и обнаружил, что его очки запотели. Какой должна быть температура на улице, чтобы наблюдалось это явление? В комнате температура воздуха 22 °C, а относительная влажность воздуха 50 %. При ответе на вопрос воспользуйтесь таблицей для давления насыщенных паров воды:

Относительная влажность при температуре t₁ = 27 °C равна f₁ = 75 %. Во сколько раз n изменится относительная влажность, если температура упадет до t₂ = 10 °C? Давление насыщенного водяного пара при t₁ = 27 °C равно p_нt1 = 27 мм рт. ст., а при t₂ = 10 °C оно равно p_нt2 = 9,2 мм. рт. ст.

Трубка с поперечным сечением S = 7 см², заполненная водяным паром под давлением p = 10 кПа, запаяна с двух концов и расположена горизонтально. При этом находящийся в трубке поршень делит трубку на две равные части. Трубку ставят вертикально, в результате чего поршень смещается, и объем под ним уменьшается в четыре раза. Найти массу поршня т, если давление насыщенного водяного пара равно 2p. Трением и толщиной поршня пренебречь, температуру пара считать постоянной. Ускорение свободного падения g =10 м/c².

В лифте, движущемся с ускорением a = 5 м/c², направленным вверх, находится цилиндрический сосуд, закрытый поршнем массой m= 20 кг и площадью S = 100 cм². Под поршнем находится идеальный газ. Поршень расположен на расстоянии h = 22 см от дна сосуда. Определить, на какую величину Δh переместится поршень, если лифт будет двигаться с тем же по модулю ускорением, направленным вниз. Температура газа не изменяется. Атмосферное давление p₀ = 10⁵ Па, ускорение свободного падения принять равным g = 10 м/c².