Дополнительные задачи к варианту по теме «Явления переноса»

Дополнительные задачи к варианту по теме «Явления переноса»

ВАРИАНТ 1

6. Определить градиент плотности углекислого газа, если через площадь в 1 м² ее поверхности за 1 с в атмосферу прошел газ массой 8×10^-8 кг. Коэффициент диффузии равен 0,04 см²/с2.

7. Наружная поверхность стен имеет температуру t= -20^ºС , внутренняя 20^ºС. Толщина стен 40 см. Найти коэффициент теплопроводности материала æ , если на 1 час через каждый 1м² поверхности проходит 460 Дж.

ВАРИАНТ 2

6. Какое количество теплоты проходит за 1 мин. Через металлический стержень, площадь поперечного сечения которого 10 см², а его длина 50 см. Разность температур на концах стержня Dt=30 ^ºС. Коэффициент теплопроводности ϰ=60 Вт/м К .

7. Через площадку 10 см² за 2 мин диффундирует 2,5 ^.10^–6 кг кислорода, температура которого 27 ⁰С. Определить градиент плотности кислорода, если средняя длина свободного пробега его молекул 10^–5 см.

ВАРИАНТ 3

6. Основным источником теплопотерь доме являются окна. Вычислить тепловой поток в единицу времени через стеклянное окно площадью 2х1,5 м², толщиной 3,2 мм , если температуры внешней и внутренней поверхности окна равны t=+15 ^ºС и t=+14 ^ºС. Коэффициент теплопроводности стекла æ =0,89 Вт/м К .

7. Самолет летит со скоростью 360 . Считая, что слой воздуха у крыла самолета, увлекаемый вследствие вязкости, равен 4 см, найти касательную силу, действующую на каждый метр площади крыла. Диаметр молекулы воздуха принять равным 3^.10^–10 м. Температура воздуха 0 ⁰С.

ВАРИАНТ 4

6. Между пластинами, находящимися на расстоянии 1 мм друг от друга, находится воздух. Между пластинами поддерживается разность температур DТ = 1 К. Площадь каждой пластины S = 100 см². Какое количество тепла передается за счет теплопроводности от одной пластины к другой за 10 мин. Считать, что воздух находится при нормальных условиях. Диаметр молекулы воздуха принять равным 3 ^.10^–10м.

7. Определите массу азота, прошедшего вследствие диффузии через площадку диаметром 50 см² за 20 с, если градиент плотности в направлении, перпендикулярном площадке, равен 1 . Температура азота 290 К, а средняя длина свободного пробега его молекул равна 1 мкм.

ВАРИАНТ 5

6. В алюминиевой кастрюле кипит вода при 100 С. Определить разность температур нижней и верхней поверхности дна кастрюли. Толщина дна 2 мм, площадь дна 200 см ². В кастрюле за 5 минут выкипает 100 грамм воды. Обменом теплоты через боковые стенки кастрюли пренебречь. Коэффициент теплопроводности равен 210Вт/(м*К).

7. Найти коэффициент внутреннего трения азота при нормальных условиях, если коэффициент диффузии равен D =0,142 см²/с.

ВАРИАНТ 6

7. Найти количество азота, прошедшего вследствие диффузии за 10 секунд через площадку S=100 cм², если градиент плотности в направлении , перпендикулярном к площадке, равен 1,26 кГ/ м⁴. Температура азота 27 С, средняя длина свободного пробега молекул азота 10 мкм.

ВАРИАНТ 7

7. Определить, во сколько раз отличается коэффициент диффузии D₁газообразного водорода от коэффициента диффузии D₂ газообразного кислорода, если оба газа находятся при одинаковых условиях..

ВАРИАНТ 8

6. Средняя длина свободного пробега молекул некоторого газа при 0 ⁰С равна 1,6 ^.10^–7 м, а коэффициент диффузии этого газа 0,91 ^.10^–4 м²/с. Что это за газ?

7. Какая мощность требуется для того, чтобы поддерживать температуру 100 С в термостате, площадь поверхности которого равна 1,5 м² , толщина изолирующего слоя равна 2 см и внешняя температура 20 С?

ВАРИАНТ 9

6. Сложены торцами два стержня , длины которых L₁ и L_{2 ,}, температуры Т₁и Т₂, теплопроводности, соответственно ϰ₁ и ϰ₂.Найти теплопроводность однородного стержня длины (L₁ + L₂), проводящего теплоту также как и система из этих двух стержней. Боковые поверхности стержней изолированы.

7. Вычислить коэффициенты вязкости и диффузии кислорода, находящегося при давлении 0,2 МПа при температуре 300 К. Диаметр молекулы принять равным 0, 29 нм.

ВАРИАНТ 10

6. На плите стоит алюминиевая кастрюля диаметром 15 см, наполненная водой. Вода кипит, и при этом в каждую минуту образуется 300 г водяного пара. Определить температуру внешней поверхности дна кастрюли, если толщина его 2 мм. Тепловыми потерями пренебречь. Теплопроводность ϰ =210 Вт/(м*К.)

7.Определите коэффициент теплопроводности l азота, находящегося в некотором объеме при температуре 280 К. Эффективный диаметр молекул азота примите равным 0,38 нм.

ВАРИАНТ 11

6. Один конец стержня, заключенного в теплоизолированную оболочку, находится в термическом контакте с термостатом, температура которого Т₁, а второй конец – с термостатом, температура которого Т₂(Т₁большеТ₂). Стержень состоит из двух частей , длины которых L₁ и L_{2 ,}теплопроводности, соответственно ϰ₁ и ϰ₂. Найти плотность потока тепла и градиент температуры в каждой части стержня.

7. Вычислить коэффициент внутреннего трения кислорода, давление которого 7,8 ^.10⁴Па, а плотность 1,5

ВАРИАНТ 12

6. Один конец стержня, заключенного в теплоизолированную оболочку, поддерживается при температуре Т₁, а второй конец при температуре к Т_{2 ..} Стержень состоит из двух частей , длины которых L₁ и L_{2 ,}теплопроводности, соответственно ϰ₁ и ϰ₂. Найти температуру поверхности соприкосновения этих частей стержня.

7. Найти диаметр молекулы кислорода, если известно, что для кислорода коэффициент внутреннего трения при 0 ⁰С равен 18,8 ^.10^–6 .

ВАРИАНТ 13

6. Пластинка из меди толщиной 9 мм и железа толщиной 3 мм, сложены вместе. Внешняя поверхность медной пластинки поддерживается при постоянной температуре t₁=50 C , внешняя поверхность железной – при температуре t₂=0 C. Найти температуру t₃ поверхности их соприкосновения. Площадь пластинок велика по сравнению с толщиной.

7. Определите коэффициент диффузии D кислорода при нормальных условиях. Эффективный диаметр молекул кислорода примите равным 0,36 нм.

ВАРИАНТ 14

6. Коэффициент внутреннего трения водорода равен 8,5 ^.10^–6 . Найти коэффициент теплопроводности водорода при этих условиях. С_V= 2075

7. Пространство между двумя большими горизонтальными пластинами заполнено гелием. , Расстояние между пластинами L= 50 мм. Нижняя пластинка поддерживается при температуре Т₁= 290 К, верхняя - при Т₂=330 К. Давление газа- нормальное. ( Р=10⁵Па.). Найти плотность потока тепла.

ВАРИАНТ 15

6.Определите массу азота, прошедшего вследствие диффузии через площадку диаметром 50 см² за 20 с, если градиент плотности в направлении, перпендикулярном площадке, равен 1 . Температура азота 290 К, а средняя длина свободного пробега его молекул равна 1 мкм.

7.Между двумя параллельными плоскими очень большими пластинами находится зазор в 1 см, заполненный аргоном. Между пластинами поддерживается разность температур Δ Т=1 К. (Т₁=300 К, Т₂=301 К).Определить плотность теплового потока (q / S) в случае, если давление аргона равно 10⁵Па.

ВАРИАНТ 16

6. Определить мощность, которая требуется для того, чтобы поддерживать температуру 100 С в термостате, площадь поверхности которого 1,5 м ², толщина изолирующего слоя 2 см, внешняя температура равна 20 С.

ВАРИАНТ 17

6. Определите коэффициент теплопроводности l азота, находящегося в некотором объеме при температуре 280 К. Эффективный диаметр молекул азота примите равным 0,38 нм.

7. Гелий под давлением 1,0 Па находится между двумя большими параллельными пластинами, отстоящими друг от друга на 5 мм. Одна пластинка поддерживается при 17 С, другая – при температуре 37 С. Найти плотность потока тепла.

ВАРИАНТ 18

6. Определите коэффициент диффузии D кислорода при нормальных условиях. Эффективный диаметр молекул кислорода примите равным 0,36 нм.

7. Какое количество теплоты проходит за 1 мин. Через металлический стержень, площадь поперечного сечения которого 10 см², а его длина 50 см. Разность температур на концах стержня Dt=30 ^ºС. Коэффициент теплопроводности ϰ=60 Вт/м К .

ВАРИАНТ 19

6. Определить время, по истечении которого аммиак будет обнаружен на расстоянии 10 см от горлышка открытой бутылки . Коэффициент диффузии D= 4*10^-5 м²/c .

7. Азот находится под давлением 100 кПа при температуре 290 К. Определите коэффициент диффузии D и внутреннего трения h. Эффективный диаметр молекул азота принять равным 0,38 нм.

ВАРИАНТ 20

6. Определить, во сколько раз отличается коэффициент диффузии D₁газообразного водорода от коэффициента диффузии D₂ газообразного кислорода, если оба газа находятся при одинаковых условиях.

7. В алюминиевой кастрюле кипит вода при 100 С. Определить разность температур нижней и верхней поверхности дна кастрюли. Толщина дна 2 мм, площадь дна 200 см ². В кастрюле за 5 минут выкипает 100 грамм воды. Обменом теплоты через боковые стенки кастрюли пренебречь. Коэффициент теплопроводности равен 210Вт/(м*К).

ВАРИАНТ 21

6. Вычислить коэффициенты вязкости и диффузии кислорода, находящегося при давлении 0,2 МПа при температуре 300 К. Диаметр молекулы принять равным 0, 29 нм.

ВАРИАНТ 22

7. Определить концентрацию молекул водорода, если коэффициент диффузии водорода равен 1,4 см²/с, а коэффициент внутреннего трения 8,5×10^-6с/м².

ВАРИАНТ 23

6. Найти коэффициент вязкости, теплопроводности, диффузии кислорода при нормальных условиях. Диаметр молекулы кислорода принять равным 0,27 нм.

7.Для расчета отопительной системы необходимо найти потерю тепла 1 м² стены здания в течение суток. Толщина стены 50 см, температура стены внутри здания +10, снаружи -30 ^ºС. Коэффициент теплопроводности стены равен æ = 0,20 Вт/м К.

ВАРИАНТ 24

6. Основным источником теплопотерь в доме являются окна. Вычислить тепловой поток в единицу времени через стеклянное окно площадью 2х1,5 м², толщиной 3,2 мм , если температуры внешней и внутренней поверхности окна равны t=+15 ^ºС и t=+14 ^ºС. Коэффициент теплопроводности стекла æ =0,89 Вт/м К .

7. Средняя длина свободного пробега молекул некоторого газа при 0 ⁰С равна 1,6 ^.10^–7 м, а коэффициент диффузии этого газа 0,91 ^.10^–4 . Что это за газ?

ВАРИАНТ 25

6. Самолет летит со скоростью 360 . Считая, что слой воздуха у крыла самолета, увлекаемый вследствие вязкости, равен 4 см, найти касательную силу, действующую на каждый метр площади крыла. Диаметр молекулы воздуха принять равным 3^.10^–10 м. Температура воздуха 0 ⁰С.

ВАРИАНТ 26.

6. Наружная поверхность стен имеет температуру t= -20^ºС , внутренняя 20^ºС. Толщина стен 40 см. Найти коэффициент теплопроводности материала æ , если на 1 час через каждый 1м² поверхности проходит 460 Дж.

7. Найти количество азота, прошедшего вследствие диффузии за 10 секунд через площадку S=100 cм², если градиент плотности в направлении, перпендикулярном к площадке, равен 1,26 кГ/ м⁴. Температура азота 300 К, средняя длина свободного пробега молекул азота l=10^-5 см .

ВАРИАНТ 27

7. При каком давлении средняя длина свободного пробега молекул водорода равна 2,5 см, если температура газа равна 67 °С? Диаметр молекулы водорода примите равным 0,28 нм.

ВАРИАНТ 28

6. Найти диаметр молекулы кислорода, если известно, что для кислорода коэффициент внутреннего трения при 0 ⁰С равен 18,8 ^.10^–6

7. Основным источником теплопотерь в доме являются окна. Вычислить тепловой поток в единицу времени через стеклянное окно площадью 2х1,5 м², толщиной 3,2 мм , если температуры внешней и внутренней поверхности окна равны t=+15 ^ºС и t=+14 ^ºС. Коэффициент теплопроводности стекла æ =0,89 Вт/м К .

ВАРИАНТ 29

6. Самолет летит со скоростью 360 км/час. Считая, что слой воздуха у крыла самолета, увлекаемый вследствие вязкости, равен 4 см, найти касательную силу, действующую на каждый метр площади крыла. Диаметр молекулы воздуха принять равным 3^.10^–10 м. Температура воздуха 0 ⁰С.

7. Определить коэффициент диффузии молекул кислорода при нормальных условиях ( Т= 273^ºК ; Р=10^-5 н/ м²; V= 22,4 *10^{-3 м3}) . Эффективный диаметр молекулы d=3*10^{-16 м .}

ВАРИАНТ 30

6. В сосуде объемом 0,5 л находится водород при нормальных условиях. Найти общее число столкновений между молекулами водорода в этом баллоне за 1с.

7. Найти количество азота, прошедшего вследствие диффузии за 10 секунд через площадку S=100 cм², если градиент плотности в направлении , перпендикулярном к площадке, равен 1,26 кГ/ м⁴. Температура азота 300 К, средняя длина свободного пробега молекул азота l=10^-5 см .