Столкновение молекул. Явления переноса
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Часть 1.

№1. Найти среднюю длину свободного пробега <l> молекул водорода при давлении p=0,1 Па и температуре Т=100 К. (эффективный диаметр молекулы водорода 0,28нм).

№2. Баллон вместимостью V=10 л содержит водород массой m=1 г. Определить среднюю длину свободного пробега <l> молекул.

№3. Найти среднее число <z> столкновений, испытываемых в течение t=1 с молекулой кислорода при нормальных условиях. (эффективный диаметр молекулы кислорода 0,36нм).

№4. Диффузия D кислорода при температуре t=0°С равна 0,19 см2/с. Определить среднюю длину свободного пробега <l> моле­кул кислорода.

№5. Два горизонтальных диска радиусами R=20 см расположены друг над другом так, что оси их совпадают. Расстояние d между плоскостями дисков равно 0,5 см. Верхний диск неподвижен, нижний вращается относительно геометрической оси с частотой n=10с-1. Найти вращающий момент М, действующий на верхний диск. Динамическая вязкость h воздуха, в котором находятся диски, равна 17,2 мкПа×с.

№6. Пространство между двумя большими параллельными пластинами, расстояние d между которыми равно 5 мм, заполнено гелием. Температура T1 одной пластины поддерживается равной 290 К, другой — T2=310 К. Вычислить плотность теплового потока |q|. Расчеты выполнить  когда давление р гелия равно 0,1 МПа.

№7. На высоте 20см над горизонтальной трансмиссионной лентой, движущейся со скоростью 70м/с, параллельно ей подвешена пластинка площадью 4см2. Какую силу надо приложить к этой пластинке, чтобы она оставалась неподвижной? ( вязкость воздуха 1,7 105 Па с , температура 270С, давление атмосферное).

№8. Два тонкостенных коаксиальных цилиндра длиной l= 10 см могут свободно вращаться вокруг их общей оси z. Радиус R большого цилиндра равен 5 см. Между цилиндрами имеется зазор размером d =2 мм. Оба цилиндра находятся в воздухе при нормальных условиях. Внутренний цилиндр приводят во вращение с постоянной частотой n1=20 с-1. Внешний цилиндр заторможен. Определить, через какой промежуток времени с момента освобождения внешнего цилиндра он приобретет частоту вращения n2=1c-1. При расчетах изменением относительной скорости цилиндров пренебречь. Масса m внешнего цилиндра равна 100 г.

Часть 2.

Разреженные газы.

№1. В разреженном газе (масса молекулы ma) движется диск радиуса r с постоянной скоростью v, направленной вдоль оси диска. Скорость диска много больше тепловой скорости молекул. Оценить силу сопротивления, действующую на диск, если концентрация газа n.

№2. В разреженном газе с молярной массой М движется пластина, см. рис. Оцените какую силу необходимо прикладывать к пластине, чтобы она двигалась с постоянной скоростью v. Площадь пластины S, давление газа Р, его температура Т. Скорость пластины мала по сравнению с тепловой скоростью молекул.

№3. Два коаксиальных цилиндра радиуса r1 и  r2 находится в разреженном газе. Внутренний цилиндр вращается с постоянной угловой скоростью w1. Оценить угловую скорость внешнего цилиндра.

№4. Оцените подъемную силу пластины площадью 1м2, если нижняя поверхность пластины 373К, а верхняя 273К. Температура воздуха 293К, давление 0,1Па.

№5. Между двумя плоскими параллельными платинами. Расположенными на расстоянии d друг от друга, находится одноатомный газ в разреженном состоянии (<l> >d). Оцените плотность потока тепла, если температура пластин поддерживается равной Т и Т+DТ соответственно, а газ характеризуется массой атома mа и концентрацией n.

 

Д.З.

1. Найти среднюю длину свободного пробега <l> атомов гелия, если известно, что плотность гелия ρ=0,021кг/м3.

2. Найти среднюю продолжительность  свободного пробега молекул кислорода при температуре Т=250К и давлении р=100Па.

3. Найти среднюю длину свободного побега <l> молекул углекислого газа при температуре t = 100°С и давление p=13,3 Па. Диаметр молекул углекислого газа d=0,32 нм.

4. Идеальный газ совершил изотермический процесс, в результате которого его давление возросло в n раз. Как и во сколько раз изменились длинf свободного побега <l> и число столкновений молекул <z>?

5. Баллон вместимостью V=10 л содержит водород массой m=1 г. Определить среднюю длину свободного пробега <l> молекул.

6. При каком давлении p средняя длина свободного пробега <l> молекул азота равна 1 м, если температура T газа равна 300 К?

7. Найти среднее число <z> столкновений, испытываемых в течении t=1 с молекул кислорода при нормальных условиях.

8. Азот находится при нормальных условиях. Найти: а) число столкновений, испытываемых в среднем каждой молекулой за секунду; б) число всех столкновений, происходящих между молекулами в 1 см3 азота ежесекундно.

9. Найти среднюю длину свободного пробега и среднее расстояние между столкновениями молекул газообразного азота, находящегося: а) при нормальных условиях; б) при температуре t=0°С и давлении p=1,0 нПа.

10. Определить среднюю длину свободного побега <l> молекул водорода при температуре t=150°С и давление p=13,3 Па.

11. Найти теплопроводность λ водорода, вязкость которого η= 8,6мкПа*с.

12.    5*1021 молекул двухатомного газа находится в сосуде объемом V=2л. Теплопроводность газа 15*10-3Вт/м*К. Найти коэффициент диффузии D газа.

 



Семинар 8.

Дата: 2019-02-25, просмотров: 279.