Найдите коэффициент теплопроводности газа при температуре 1,2 °С. Средняя длина свободного пробега молекулы 1,0 нм. Удельная теплоёмкость газа при постоянном объёме 1,8 Дж/(кг·К). Плотность газа 191 г/м3. Молярная масса 5,1 г/моль.
Для расчета коэффициента теплопроводности газа используем формулу:
λ = (1/3) с l Cp Μ / V
где λ - коэффициент теплопроводности, с - скорость звука в газе, l - средняя длина свободного пробега молекулы, Cp - удельная теплоемкость при постоянном объеме, Μ - молярная масса газа, V - объем на одну моль молекул газа.
Сначала найдем скорость звука в газе:
c = sqrt(γ R T)
где γ - показатель адиабаты, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.
Показатель адиабаты для моноатомного газа равен 5/3.
c = sqrt((5/3) 8.314 / 5.1 10^-3 * 1.2 + 273) c ≈ 341 м/с
Теперь найдем объем на одну моль молекул газа:
V = M/ρ = 5.1 10^-3 / 191 10^3 V ≈ 2.67 * 10^-5 м^3/моль
Для расчета коэффициента теплопроводности газа используем формулу:
λ = (1/3) с l Cp Μ / V
где
λ - коэффициент теплопроводности,
с - скорость звука в газе,
l - средняя длина свободного пробега молекулы,
Cp - удельная теплоемкость при постоянном объеме,
Μ - молярная масса газа,
V - объем на одну моль молекул газа.
Сначала найдем скорость звука в газе:
c = sqrt(γ R T)
где
γ - показатель адиабаты,
R - универсальная газовая постоянная,
T - температура.
Показатель адиабаты для моноатомного газа равен 5/3.
c = sqrt((5/3) 8.314 / 5.1 10^-3 * 1.2 + 273)
c ≈ 341 м/с
Теперь найдем объем на одну моль молекул газа:
V = M/ρ = 5.1 10^-3 / 191 10^3
V ≈ 2.67 * 10^-5 м^3/моль
Теперь можем найти коэффициент теплопроводности:
λ = (1/3) 341 10^-9 1.8 5.1 10^-3 / 2.67 10^-5
λ ≈ 0.02 Вт/(м·К)
Таким образом, коэффициент теплопроводности газа при температуре 1,2 °С составляет примерно 0.02 Вт/(м·К).