21(МГУ 1996). Найти относительную влажность воздуха, если при давлении p и температуре T отношение его плотности к плотности сухого воздуха при том же давлении и температуре равно n, давление насыщенных паров воды при данной температуре равно pн, молярная масса сухого воздуха равна μ, а воды – μв. [решение]
22(МГУ 1996). Два баллона, содержащие влажный воздух при Tн, соединены тонкой трубкой с закрытым краном. Объемы баллонов равны V1 и V2, а относительные влажности воздуха в них – r1 и r2, соответственно. Какая относительная влажность воздуха установится в баллонах после открытия крана и нагреве баллонов до температуры Tк, если давление насыщенных паров при температурах Tн и Tк равны pнн и pнк? [решение]
23(МГУ 1996). Два баллона соединены тонкой трубкой с закрытым краном. Объемы баллонов одинаковы и равны V = 1 л. В первом баллоне находится сухой воздух под давлением p = 750 мм рт. ст., а в другой после откачки помещена капелька воды массой m = 0,1 г. Какое давление установится в баллонах после открытия крана, если температура баллонов постоянна и равна t = 22 °C, а давление насыщенных паров воды при этой температуре равно pн = 20 мм рт. ст.? [решение]
24(МГУ 1996). Утром температура воздуха в комнате была равна To при относительной влажности ro. Днем воздух нагрелся до температуры T1, а его относительная влажность стала равна r1. На сколько изменилась плотность влажного воздуха в комнате, если его давление оставалось неизменным и равным pa, давление насыщенных паров при утренней и дневной температурах равно po и p1, молярная масса воздуха равна μ, а воды – μв? [решение]
25(МГУ 2005). В высокий цилиндрический сосуд с внутренним диаметром D = 7 см налито m = 50 г воды. В сосуд медленно опускают подвешенный на нити стержень массой M = 5 кг, имеющий форму прямого кругового цилиндра длиной L = 218,3 см. Плотность материала стержня ρ = 600 кг/м3. Оси сосуда и стержня вертикальны и совпадают. Найдите изменение силы натяжения подвеса, когда расстояние между нижним основанием стержня и дном сосуда станет равным h = 3 мм, по сравнению со случаем, когда стержень еще не касался воды. [решение]
26. Объем тонкостенного цилиндрического сосуда высотой Н = 40 см равен V = 400 см3, его вес Р = 3,3 Н. При температуре t = 47 oС и атмосферном давлении рo = 100 кПа сосуд переворачивают вверх дном и погружают в жидкость плотностью ρ = 1000 кг/м3. При какой температуре t1 сосуд утонет? Атмосферное давление считать неизменным, ускорение свободного падения принять g = 10 м/с2. [решение]
27. Автомобиль, движущийся по горизонтальной дороге, попадает в полосу дождя, капли которого падают на землю вертикально с постоянной скоростью. Известно, что при скорости автомобиля v1 = 36 км/ч в его наклонное лобовое стекло попадает n1 = 200 дождевых капель в секунду, а при скорости v2 = 72 км/ч это число возрастает до n2 = 300 капель в секунду. Сколько капель no будет попадать в лобовое стекло за 1 с, если автомобиль остановится? [решение]
28. Какое количество энергии освобождается при слиянии мелких водяных капель радиусом r = 2•10−3 мм в одну большую каплю радиусом R = 2 мм? [решение]
29. Оцените силу, необходимую для разъединения двух «слипшихся» зеркальных стекол размером 1 м × 1 м, между которыми попала Вода. Среднее расстояние между стеклами d = 0,2 мм. Как можно облегчить разъединение стекол? [решение]
30. Куда будет двигаться в горизонтальном коническом капилляре капля смачивающей жидкости? Капля несмачивающей жидкости? [решение]
31. Докажите, что избыточное давление в жидкости под ее цилиндрической поверхностью радиуса R равно σ/R, а под сферической поверхностью 2σ/R. [решение]
32. Внешний радиус мыльного пузыря R, толщина его стенки h. Чему равно давление воздуха внутри пузыря? Чему равно давление в толще мыльной пленки? Считать, что пленка тонкая (h << R). Давление воздуха вне пузыря рo. Коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора σ. [решение]
33. Чему равна высота поднятия жидкости между двумя вертикальными параллельными стеклянными пластинами, расстояние между которыми d (рисунок)? Коэффициент поверхностного натяжения σ, плотность жидкости ρ. Смачивание полное. [решение]
34. Между двумя горизонтальными квадратными стеклянными пластинками находится прослойка воды толщиной d = 0,3 мм. Какую силу необходимо приложить к пластинкам перпендикулярно поверхности, чтобы их разорвать? Сторона пластинки а = 10 см, коэффициент поверхностного натяжения воды σ = 7,3•10−2 Н/м, смачивание полное. [решение]
35. На какую глубину надо погрузить открытую трубку длины L в жидкость плотностью ρо чтобы заткнув верхнее отверстие, выкинуть столбик жидкости высотой L/2? Атмосферное давление равно po. [решение]
36(258). В стальном баллоне содержится 0,2 г водорода и 3,2 г кислорода при температуре 27 °С. Водород соединяется с кислородом, и после того, как реакция закончилась, давление внутри баллона увеличилось в три раза. Какова будет при этом температура внутри баллона? [решение]
37(266). Электрический утюг с терморегулятором, установленным в положение «шерсть», нагревается до температуры t1 = 140 °С. При этом в установившемся режиме регулятор включает утюг на время τ = 30 с через промежутки времени T1 = 5 мин. В положении «лен» утюг включается на те же 30 с через более короткие промежутки времени T2 = 3 мин. Определите температуру утюга при регуляторе, установленном в положение «лен». Температурной зависимостью сопротивления нагревателя пренебречь Температура в комнате to = 20 °C. [решение]
38(272). В расположенном горизонтально теплоизолированном цилиндре может перемещаться поршень, слева от которого находится идеальный газ, а справа − вакуум. Между поршнем и дном цилиндра расположена пружина. В начальный момент поршень закреплен, а пружина находится в недеформированном состоянии. Затем поршень освобождают. После установления равновесия объем, занимаемый газом, оказался в два раза больше начального, а температура − равной (10/11) от начальной. Определить молярную теплоемкость газа при постоянном объеме. [решение]
39(282). В цилиндре под легким поршнем находится 14 г азота при 27 °С. Какое количество теплоты необходимо ему сообщить при изотермическом увеличении объема на 4 %? Относительная молекулярная масса азота равна 28. [решение]
Указание. При небольших изменениях объема ΔV/V << 1 воспользоваться приближенной формулой (1 + ΔV/V)−1 ≈ 1 − ΔV/V.
40(284). В цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится разреженный газ, все молекулы которого имеют равные по абсолютной величине скорости v = 200 м/с. Первоначально поршень отстоит от дна сосуда на расстоянии H = 50 см (рис.). Затем его быстро, со скоростью u = 25 м/с, смещают направо на расстояние (3/5)H. Определить, в каком интервале будут находиться скорости молекул газа. Столкновения молекул со стенками и поршнем считать абсолютно упругими. [решение]
