Определить градиент плотности углекислого газа почве

Определить градиент плотностиx углекислого газа в почве, если вследствие диффузии через площадку S = 10 см2 за время t = 2 с в атмосферу прошёл газ массой m = 0,0008 г. Коэффициент диффузии D = 0,02 с

Готовое решение: Заказ №8359

Тип работы: Задача

Статус: Выполнен (Зачтена преподавателем ВУЗа)

Предмет: Физика

Дата выполнения: 20.08.2020

Цена: 119 руб.

Чтобы получить решение , напишите мне в WhatsApp , оплатите, и я Вам вышлю файлы.

Кстати, если эта работа не по вашей теме или не по вашим данным , не расстраивайтесь, напишите мне в WhatsApp и закажите у меня новую работу , я смогу выполнить её в срок 1-3 дня!

Описание и исходные данные задания, 50% решения + фотография:

Определить градиент плотностиx углекислого газа в почве, если вследствие диффузии через площадку S = 10 см2 за время t = 2 с в атмосферу прошёл газ массой m = 0,0008 г. Коэффициент диффузии D = 0,02 см2/с.

. Закон Фика: , где – плотность потока массы; – коэффициент диффузии; – градиент плотности. Плотность потока массы есть масса вещества, диффундирующая через единичную площадку в единицу времени. Используя условие задачи, и предполагая, что плотность потока массы постоянна, можем записать для углекислого газа, диффундирующего через почву: . Заменяя в законе Фика дифференциалы приращениями, и опуская знак «минус» (который просто показывает, что перенос массы происходит в направление убывания плотности), получим: . Откуда выразим градиент плотности углекислого газа:

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Сайт предназначен для облегчения образовательного путешествия студентам очникам и заочникам по вопросам обучения . Наталья Брильёнова не предлагает и не оказывает товары и услуги.

Источник

Определение коэффициента внутреннего трения жидкости при помощи капиллярного вискозиметра 10м.

1. Теплопроводность, как одно из явлений переноса. Рассказать, что переносится и какому закону подчиняется это явление. Что такое градиент температуры? Теплопроводность, как микроскопический способ изменения внутренней энергии.

2. Диффузия и осмос, как явления переноса. Что переносится при диффузии и что переносится при осмосе? Дать определения этим явлениям. Каким законом описывается явление диффузии? Что такое градиент плотности? Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа. Влияет ли на осмотическое явление диссоциация? Тургор. Явление полного тургора. Растительная клетка как осмотическая система.

3. Вязкость, как одно из явлений переноса. Что переносится? Записать закон Ньютона для течения вязкой жидкости. Что такое градиент скорости? Уравнение Пуазейля (вывод).

4. Виды течения жидкости и газа. Что позволяет определить число Рейнольдса? Что изучает реология? Вискозиметрия, как один из методов определения коэффициента вязкости.

5. Решить задачу по теме.

Пример. Определить градиент плотности углекислого газа в почве, если через площадь 1 м 2 ее поверхности за время 1 с в атмосферу прошел газ массой 8×10 -8 кг. Коэффициент диффузии 0,04 см 2 /с.

Дано: Решение

Δs = 1·м 2 Используем закон Фика:

Δt = 1 c m = − D·(Δρ/Δx)·Δs·Δt

m = 8·10 -8 кг Отсюда: Δρ/Δx = m/ D·Δs·Δt

D = 0,04 см 2 /с Δρ/Δx = 8·10 -8 /0,04·1·1 = 2·10 -2 кг/м 4

_______

Δρ/Δx — ? Ответ: Δρ/Δx = 0,02 кг/м 4 .

Определение коэффициента внутреннего трения (вязкости) методом Стокса.

Вязкость, как одно из явлений переноса. Что переносится? Записать закон Ньютона для течения вязкой жидкости. Что такое градиент скорости?

Кинематика поступательного движения. Равномерное и равнопеременное движение тела. Какой вид движения у тела, брошенного вертикально вверх? Вертикально вниз? Что представляет собой свободное падение?

Описать сущность метода Стокса: что позволяет определить, какое движение у сферического тела до начала отсчета времени и после, как двигаются слои жидкости? Закон Стокса.

Назвать виды течения жидкости. Как при этом двигаются слои жидкости или газа? Как меняется скорость потока жидкости или газа? Как определить характер обтекания сферического тела? Критическое число Рейнольдса.

Решить задачу по теме.

Пример. Какой путь пройдет жировой шарик диаметром 6 мкм в молоке, плотность которого 1030 кг/м 3 , за 6 ч? Плотность сливок 900 кг/м 3 . Коэффициент вязкости молока 1,8·10-3 Па·с.

Дано: Решение

ρ_м = 1030 кг/м 3 Расставим все силы, действующие на всплывающий жировой

ρ_сл = 900 кг/м 3 шарик: сила тяжести (направлена вниз), сила Архимеда (нап-

t = 21600 с равлена вверх), сила Стокса (направлена вниз). На рисунке по-

η = 1,8·10 -3 Па·с кажем также вектор скорости и ось у (направлена вверх).

_____________ По второму закону Ньютона в проекции на ось у сумма всех сил,

s — ? действующих на тело, равна нулю (движение шарика равномер-ное, ускорение равно нулю):

Массу можно представить в виде произведения плотности на объем:

Отсюда, сила тяжести равна:

Выталкивающая сила (сила Архимеда):

Подставляем все выражения в первую формулу:

Путь, который пройдет шарик равен:

Отсюда выражаем s:

s = (2·9,8·9·10 -12 ·21600 (1030 − 900) /9·1,8·10 -3 ) ≈ 0,03 м = 3 см.

Источник

Определить градиент плотности углекислого газа в почве, если через площадь S = 1 м2 её поверхности за время t = 1 с в атмосферу прошёл газ массой m = 8•10-8 кг. Коэффициент диффузии D = 0,04 см2/с. (0

Готовое решение: Заказ №8359

Тип работы: Задача

Статус: Выполнен (Зачтена преподавателем ВУЗа)

Предмет: Физика

Дата выполнения: 20.08.2020

Цена: 119 руб.

Чтобы получить решение , напишите мне в WhatsApp , оплатите, и я Вам вышлю файлы.

Описание и исходные данные задания, 50% решения + фотография:

Определить градиент плотности углекислого газа в почве, если через площадь S = 1 м2 её поверхности за время t = 1 с в атмосферу прошёл газ массой m = 8•10-8 кг. Коэффициент диффузии D = 0,04 см2/с. (0,02 кг/м4)

Закон Фика: , где – плотность потока массы; – коэффициент диффузии; – градиент плотности. Плотность потока массы есть масса вещества, диффундирующая через единичную площадку в единицу времени. Используя условие задачи, и предполагая, что плотность потока массы постоянна, можем записать для углекислого газа, диффундирующего через почву: . Заменяя в законе Фика дифференциалы приращениями, и опуская знак «минус» (который просто показывает, что перенос массы происходит в направление убывания плотности), получим: . Откуда выразим градиент плотности углекислого газа:

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Источник

Определить градиент плотности углекислого газа в почве, если через площадь S = 1 га за время t = 2 часа в атмосферу прошёл газ массой m = 6 кг. Коэффициент диффузии D = 0,04 см2/с. Определить, во скол

Готовое решение: Заказ №8359

Тип работы: Задача

Статус: Выполнен (Зачтена преподавателем ВУЗа)

Предмет: Физика

Дата выполнения: 20.08.2020

Цена: 119 руб.

Чтобы получить решение , напишите мне в WhatsApp , оплатите, и я Вам вышлю файлы.

Описание и исходные данные задания, 50% решения + фотография:

Определить градиент плотности углекислого газа в почве, если через площадь S = 1 га за время t = 2 часа в атмосферу прошёл газ массой m = 6 кг. Коэффициент диффузии D = 0,04 см2/с. Определить, во сколько раз почва ослабляет диффузию, если температура атмосферы ta = 17 °C.

1) Определим градиент плотности углекислого газа в почве. Закон Фика: , где – плотность потока массы; – коэффициент диффузии; – градиент плотности. Знак «минус» показывает, что перенос массы происходит в направление убывания плотности. Плотность потока массы есть масса вещества, диффундирующая через единичную площадку в единицу времени. Используя условие задачи, и предполагая, что плотность потока массы постоянна, можем записать для углекислого газа, диффундирующего через почву:

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Источник

Определить градиент плотности углекислого газа почве

Определить плотность смеси газов: ν₁ = 5 моль азота и ν₂ = 10 моль кислорода, содержащихся в баллоне при температуре t = 17°С и давлении р = 2,5 МПа.

Решение. Согласно определению плотности как физической величины в данном случае имеем

где m₁ и m₂ массы азота и кислорода соответственно, V объем баллона. Выразим массу каждого газа через количество вещества и молярную массу:

Для определения объема газов в баллоне воспользуемся уравнением Менделеева Клапейрона для смеси газов:

(R молярная газовая постоянная, Т термодинамическая температура), откуда

Подставив выражения (2) и (3) в (1), получим

Проверим расчетную формулу (4):

Запишем ряд величин, входящих в (4), в единицах СИ:

Вычислим искомую плотность

Пример 9.

Определить: 1) число атомов, содержащихся в 1 кг гелия, и 2) массу одного атома гелия.

Решение. Число молекул в данной массе газа

где m масса газа, М молярная масса, ν = m/M количество вещества, N_A постоянная Авогадро. Поскольку молекулы гелия одноатомны, число атомов в данной массе газа равно числу молекул. Запишем величины, входящие в формулу (1) в СИ:

Найдем искомое число атомов:

2. Для определения массы m₁ одного атома достаточно массу газа разделить на число атомов в нём:

Подставив числовые значения величин и выполнив вычисление получим

Пример 10.

Считая водяной пар массой m = 180 г при температуре t=127°C идеальным газом, определить: 1) внутреннюю энергию пара и 2) среднюю энергию вращательного движения одной молекулы этого пара.

Решение. Внутренняя энергия идеального газа есть полная кинетическая энергия всех молекул газа и выражается формулой

где i число степеней свободы молекулы газа, М молярная масса, R молярная газовая постоянная, Т термодинамическая температура. Проверим формулу (1):

Запишем числовые данные в СИ: m= 0,18 кг; Т = 400 К; M = 18·10 -3 кг/моль; R = 8,31 Дж/(моль·К); i = 6, так как молекула водяного пара трехатомная. Вычислим искомую внутреннюю энергию:

2. Известно, что на каждую степень свободы молекулы газа приходится, в среднем, энергия

где k постоянная Больцмана. Вращательному движению каждой молекулы приписывается некоторое число степеней свободы i_вр. Это относится ко всем молекулам, кроме одиоатомных, для которых энергии вращательного движении заведомо равна нулю, как для материальных точек, размещенных на оси вращения. Таким образом, энергия вращательного движения молекулы

Выпишем числовые значения величин в единицах СИ: k = 1,38·10 -23 Дж/К; i_вр = З, так как вращательному движению трехатомной молекулы соответствуют три степени свободы. Выполнив подстановку и вычисления, получим

Пример 11.

Кислород массой m = 320 г изобарно расширяется под давлением р = 2·10 5 Па от начальной температуры t₁ = 20 С°, поглощая в процессе расширения теплоту Q = 10 кДж. Определить: 1) работу расширения и 2) конечный объем, газа V₂.

Работа, совершаемая газом при неизменном давлении, выражается формулой

Из уравнения Менделеева Клапейрона, записанного для начального и конечного состояний газа (pV₁ = mRT₁/M, pV₂ = mRT₂/M), выразим неизвестные начальный V₁ и конечный V₂ объемы:

Подставив (2) и (3) в (1), получим

где М молярная масса кислорода, R молярная газовая постоянная, Т₁ и Т₁ начальная и конечная температуры газа. Из формулы теплоты изобарного процесса

где с_p удельная теплоемкость газа при постоянном давлении, выразим неизвестную разность температур

где i число степеней свободы молекулы газа. Подставив (7) в (6), а затем результат в (4), получим

Выпишем в единицах СИ числовые значения величин: Q = 10 4 Дж; i = 5,так как молекула кислорода двухатомная. По формуле (8) вычислим А:

2. Для определения конечного объема V₂, воспользуемся формулой (1), преобразовав которую, получим

Второе слагаемое в скобках, содержащее неизвестную величину V₁ можем определить из уравнения Менделеева Клапейрона для начального состояния газа. Подставив в (9) правую часть уравнения (2), получим

Выразим в единицах СИ числовые значения величин, входящих в эту формулу: M = 32·10 -3 кг/моль; Т = 293 К; m = 0,32 кг; R = 9,31 Дж/(моль·К). Вычислим искомый конечный объем:

Пример 12.

Каковы 1) средняя длина свободного пробега 〈l〉 и 2) средняя частота столкновений 〈z〉 молекул воздуха при температуре t = 0 °С и давлении 1,01 Па? Принять эффективный диаметр молекулы воздуха равным d = 2,9·10 -8 см.

Средняя длина свободного пробега молекулы выражается формулой

где d эффективный диаметр молекулы, n концентрация молекул (отношение числа молекул к объему газа, в котором они заключены). Для определения неизвестной концентрации молекул используем основное уравнение молекулярно кинетической теории

Здесь р давление газа; 〈w_пост〉 средняя энергия поступательного движения молекулы газа, равная

где k постоянная Больцмана, Т газа. термодинамическая температура газа. Подставив (3) в (2), выразим из полученной формулы концентрацию молекул:

Подставив (4) в (1), получим

Проверим полученную расчетную формулу:

Выпишем величины, входящие в формулу в единицах СИ:

Вычислим искомую длину свободного пробега молекулы:

2. Средняя частота столкновений молекул газа связана с длиной свободного пробега соотношением

где 〈v〉 средняя арифметическая скорость молекул. Её можно определить по формуле

где R молярная газовая постоянная, μ молярная масса воздуха. Подставим (6) в (5) и после преобразований получим

Проверим формулу (7):

Выпишем в СИ недостающие для формулы (7) числовые данные: R = 8,31 Дж/(моль·К), М = 29·10 -3 кг/моль. Вычислим искомую частоту столкновений:

Пример 13.

Какова средняя квадратичная скорость молекул идеального газа при давлении p = 1,01·10 4 Па, если плотность газа ρ = 0,2 кг/м 3 ?

Средняя квадратичная скорость молекул идеального газа выражается формулой

где R молярная газовая постоянная, Т термодинамическая температура газа, М молярная масса. Для определения неизвестных величин Т и М используем уравнение Менделеева Клапейрона

где ρ плотность газа. Подставив RT/М по (2) в (1), получим

Проверим полученную расчетную формулу (3):

Вычислим искомую скорость молекул:

Пример 14.

Определить, при каком градиенте плотности углекислого газа через каждый квадратный метр поверхности почвы продиффундирует в атмосферу в течение 1 ч масса газа m = 720 мг, если коэффициент диффузии D = 0,04 см 2 /с.

Масса газа, переносимая в результате диффузии определяется законом Фика:

где D коэффициент диффузии;Δρ/Δx градиент плотности, т. е. изменение плотности, приходящееся на 1 м толщины слоя почвы; S площадь поверхности слоя; t длительность диффузии. Из (1) выразим искомый градиент плотности

Проверим формулу (2):

Выпишем числовые значения всех величин, входящих в формулу (2), в единицах СИ: Вычислим градиент плотности:

Отрицательное значение градиента плотности соответствует сущности процесса диффузии: зависимость плотности от расстояния в направлении движения диффундирующей массы выражается убывающей функцией, градиент которой — отрицательная величина.

Пример 15.

Определить количество теплоты, теряемое через бетонные стены родильного отделения фермы КРС площадью 50 м 2 за время t = 1 мин, если в помещении отделения температура стены t₁ = 15°С, а снаружи t₂ = -10°С. Толщина стен Δ х = 25 см.

Количество теплоты, передаваемое теплопроводностью, выражается законом Фурье:

где λ теплопроводность материала стены; ΔT/Δx градиент температуры, т. е. изменение температуры, приходящееся на 1 м толщины стены; S площадь поверхности стены; t время передачи тепла. Проверим формулу (1):

Выразим числовые значения всех величин в СИ:

Δх=0,25 м; S=50 м 2 ;

&#955=0,817 Дж/(м·с·К) (см. прил., табл. 6).

Подставим указанные значения в формулу (1) и вычислим Q:

Пример 16.

Воздух, взятый при температуре t₁&nbsp=&nbsp0°С, был адиабатно сжат так, что его объем уменьшился в три раза. Определить температуру воздуха после сжатия.

Зависимость между температурой и объемом при адиабатном сжатии выражается уравнением Пуассона:

Где T₁,V₁ соответственно термодинамическая температура и объем до сжатия воздуха; Т₂, V₂ те же величины после сжатия воздуха; γ = C_p/C_v отношение теплоемкости газа при постоянном давлении C_p к теплоемкости газа при постоянном объеме C_v. Из теории теплоемкостей газов известно, что

где i число степеней свободы молекулы газа. Так как воздух газ двухатомный, то i = 5 и, следовательно,

Из формулы (1) получим

Подставим числовые значения (Т₁ = 273 К, γ = 1,4; V₁/V₂ = 3 ) в (2):

Прологарифмируем обе части полученного равенства:

По значению 1g Т₂, пользуясь таблицей антилогарифмов, найдем T₂ = 424 К, или

Пример 17.

Нагреватель тепловой машины, работающей по циклу Карно, имеет температуру t₁ = 197 °C.. Определить температуру охладителя, если 3/4 теплоты, полученной от нагревателя, газ отдает охладителю.

Термический к. п. д. тепловой машины, работающей по циклу Карно, выражается формулой

или, как и для любого цикла,

где Т₁ и Т₂ соответственно термодинамические температуры нагревателя и охладителя; Q₁ теплота, полученная газом от нагревателя; Q₁ теплота, отданная газом охладителю. Приравняв правые части формул (1) и (2), получим

После простых преобразований уравнение (3) примет вид

Источник