Газ находится в цилиндре под поршнем какое положение займет поршень если при увеличении абсолютной

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 04.10.2024

Домашняя работа 10 класс. Повторение. Основы МКТ. Вариант 19

1. Считая кристаллическую решетку железа кубической, вычислить среднее расстояние r между центрами соседних атомов железа.

2. Плотность гелия при нормальных условиях r = 0,179 кг/м 3 . Оценить среднее расстояние между центрами его молекул.

3. В баллоне содержится 2 кг газа при температуре –3 °С. Сколько грамм газа нужно удалить из баллона, чтобы при температуре 27 °С давление оставалось прежним?

4. В узкой стеклянной трубке, запаянной с одного конца и расположенной горизонтально, находится 240 мм 3 воздуха, отделенного от наружного пространства столбиком ртути длиной 15 см. Если трубку поставить вертикально отверстием вверх, то объем воздуха равен 200 мм 3 . Определите атмосферное давление.

5. В цилиндре под поршнем находится газ. Чтобы поршень оставался в неизменном положении при увеличении абсолютной температуры газа в 2 раза, на него следует положить груз массой 10 кг. Площадь поршня 10 см 2 . Найдите первоначальное давление (в кПа) газа.

6. Две сферы с объемами V₁ = 100 см 3 и V₂ = 200 см 3 соединены короткой трубкой, в которой имеется пористая перегородка. С ее помощью можно добиться в сосудах равенства давления, но не температуры. Сначала система находится при температуре T_o = 300 K и содержит кислород под давлением p_o = 1,0×10 5 Па. Затем малую сферу помещают в сосуд со льдом при температуре t₁ = 0 °С, а большую в сосуд с паром при температуре t₂ = 100 о C. Какое давление p установится в системе? Тепловым расширением сфер пренебречь.

7. Латунный стержень длины L_o = 1,5 м жестко закреплен между двумя упорами. Температура стержня T_о = 273 К. С какой силой F он будет действовать на упоры, если ему сообщили количество теплоты Q = 4,19×10 5 Дж? Удельная теплоемкость латуни c = 380 Дж/кг×К, модуль Юнга E = 1,1×10 11 Па, плотность (при T_о = 273 К) r = 8,5×10 3 кг/м 3 . Коэффициент линейного расширения a = 1,9×10 –5 К –1 .

8. Вода в капиллярной трубке поднялась на 27,2 мм. На сколько миллиметров опустится ртуть в той же трубке? Коэффициент поверхностного натяжения воды 0,07 Н/м, ртути 0,56 Н/м. Плотность ртути 13600 кг/м 3 . Вода полностью смачивает трубку, а ртуть – полностью не смачивает.

9. В закрытом сосуде находятся воздух и капля воды массы m = 0,5 г. Объем сосуда V = 25 л, давление в нем p₁ = 1,0 10 4 Па, температура T = 300 К. Каким станет давление p в сосуде, когда капля испарится? Температура остается неизменной.

10. Из сосуда объемом 950 см 3 откачивают воздух поршневым насосом с рабочим объемом 50 см 3 . Чему будет равно в килопаскалях давление воздуха в сосуде после двух качаний, если в начале оно составляет 100 кПа? Температуру считать постоянной.

Физика

Для идеального газа, находящегося в сосуде под поршнем , необходимо учитывать следующее:

• масса газа, находящегося в сосуде под поршнем, вследствие изменения термодинамических параметров газа не изменяется:

• постоянным остается также количество вещества (газа):

• плотность газа и концентрация его молекул (атомов) изменяются:

ρ ≠ const, n ≠ const.

Пусть изменение состояния идеального газа, находящегося в цилиндрическом сосуде под поршнем, вызвано действием на поршень внешней силы F → (рис. 5.9).

Начальное и конечное состояния газа в сосуде под поршнем описываются следующими уравнениями:

p 1 V 1 = ν R T 1 , p 2 V 2 = ν R T 2 , >

где p 1 , V 1 , T 1 — давление, объем и температура газа в начальном состоянии; p 2 , V 2 , T 2 — давление, объем и температура газа в конечном состоянии; ν — количество вещества (газа); R — универсальная газовая постоянная, R = 8,31 Дж/(моль ⋅ К).

Условия равновесия поршня, закрывающего идеальный газ в сосуде (см. рис. 5.9), в начале процесса и в конце процесса выглядят следующим образом:

M g + F A = F 1 , M g + F A + F = F 2 , >

где M — масса поршня; g — модуль ускорения свободного падения; F A — модуль силы атмосферного давления, F A = p A S ; p A — атмосферное давление; S — площадь сечения поршня; F 1 — модуль силы давления газа на поршень в начале процесса, F 1 = p 1 S ; p 1 — давление газа в сосуде в начальном состоянии; F — модуль силы, вызывающей сжатие газа; F 2 — модуль силы давления газа на поршень в конце процесса, F 2 = p 2 S ; p 2 — давление газа в сосуде в конечном состоянии.

Температура идеального газа, находящегося в сосуде под поршнем, может как изменяться, так и оставаться неизменной:

• если процесс движения поршня происходит достаточно быстро, то температура газа изменяется —

• если процесс происходит медленно, то температура газа остается постоянной –

Давление идеального газа, находящегося в сосуде под поршнем, также может изменяться или оставаться неизменным:

• если в задаче сказано, что поршень является легкоподвижным, то давление газа под поршнем — неизменно (в том случае, когда из условия задачи не следует обратное) — p = const;
• в остальных случаях давление газа под поршнем изменяется — p ≠ const.

Масса поршня , закрывающего газ в сосуде, либо равна нулю, либо имеет отличное от нуля значение:

• если в задаче сказано, что поршень является легким или невесомым, то масса поршня считается равной нулю —

• в остальных случаях поршень обладает определенной ненулевой массой —

Пример 19. В вертикальном цилиндре под легкоподвижным поршнем сечением 250 мм 2 и массой 1,80 кг находится 360 см 3 газа. Атмосферное давление равно 100 кПа. На поршень поставили гири, и он сжал газ до объема 240 см 3 . Температура газа при его сжатии не изменяется. Определить массу гирь.

Решение . На рисунке показаны силы, действующие на поршень:

• сила тяжести поршня M g → ;
• сила атмосферного давления F → A ;
• сила давления газа F → 1 , действующая со стороны газа (до его сжатия);
• сила давления газа F → 2 , действующая со стороны газа (после его сжатия);
• m g → — вес гирь.

Условие равновесия поршня запишем в следующем виде:

• до сжатия газа —

где F 1 — модуль силы давления газа, F 1 = p 1 S ; p 1 — давление газа до сжатия; S — площадь поршня; Mg — модуль силы тяжести поршня; M — масса поршня; F A — модуль силы атмосферного давления, F A = p A S ; p A — атмосферное давление; g — модуль ускорения свободного падения;

• после сжатия газа —

F 2 = Mg + F A + mg ,

где F 2 — модуль силы давления газа, F 2 = p 2 S ; p 2 — давление газа после сжатия; mg — вес гирь; m — масса гирь.

Считая процесс сжатия газа изотермическим, запишем уравнение Менделеева — Клапейрона для газа под поршнем следующим образом:

• до его сжатия —

где V 1 — первоначальный объем газа под поршнем; ν — количество газа под поршнем; R — универсальная газовая постоянная, R = 8,31 Дж/(моль ⋅ К); T — температура газа (не изменяется в ходе процесса);

• после его сжатия —

где V 2 — объем сжатого поршнем газа.

p 1 V 1 = p 2 V 2

и два условия равновесия, записанные в явном виде, образуют полную систему уравнений:

p 1 S = M g + p A S , p 2 S = M g + p A S + m g , p 1 V 1 = p 2 V 2 , >

которую требуется решить относительно массы гирь m .

Для этого выразим отношение давлений p 2 / p 1 из первой пары уравнений:

p 2 p 1 = M g + p A S + m g M g + p A S

и из третьего уравнения:

p 2 p 1 = V 1 V 2 ,

запишем равенство правых частей полученных отношений:

M g + p A S + m g M g + p A S = V 1 V 2 .

Отсюда следует, что искомая масса определяется формулой

m = ( M + p A S g ) ( V 1 V 2 − 1 ) .

Вычисление дает результат:

m = ( 1,80 + 100 ⋅ 10 3 ⋅ 250 ⋅ 10 − 6 10 ) ( 360 ⋅ 10 − 6 240 ⋅ 10 − 6 − 1 ) = 2,15 кг.

Указанное сжатие газа вызвано гирями массой 2,15 кг.

Пример 20. Открытый цилиндрический сосуд сечением 10 см 2 плотно прикрывают пластиной массой 1,2 кг. Атмосферное давление составляет 100 кПа, а температура окружающего воздуха равна 300 К. На сколько градусов нужно нагреть воздух в сосуде, чтобы он приподнял пластину?

Решение . На рисунке показаны силы, действующие на пластину после нагревания газа:

• сила тяжести пластины M g → ;
• сила атмосферного давления F → A ;
• сила давления газа F → 2 , действующая на пластину со стороны нагретого газа.

Пластина находится в состоянии неустойчивого равновесия; условие равновесия пластины выглядит следующим образом:

где F 2 — модуль силы давления нагретого газа, F 2 = p 2 S ; p 2 — давление нагретого газа; S — площадь сечения сосуда; Mg — модуль силы тяжести пластины; M — масса пластины; g — модуль ускорения свободного падения; F A — модуль силы атмосферного давления, F A = p A S ; p A — атмосферное давление.

Запишем уравнение Менделеева — Клапейрона следующим образом:

• для газа в сосуде до его нагревания

где p 1 — давление газа в сосуде до нагревания (совпадает с атмосферным давлением), p 1 = p A ; V — объем газа в сосуде; ν — количество вещества (газа) в сосуде; R — универсальная газовая постоянная, R = 8,31 Дж/(моль ⋅ К); T 1 — температура газа в сосуде до нагревания (совпадает с температурой окружающей среды);

• для газа в сосуде после его нагревания

где p 2 — давление нагретого газа; T 2 — температура нагретого газа.

Два уравнения состояния газа (до и после нагревания) и условие равновесия пластины, записанные в явном виде, образуют полную систему уравнений:

p A V = ν R T 1 , p 2 V = ν R T 2 , p 2 S = M g + p A S ; >

систему необходимо решить относительно температуры T 2 , до которой следует нагреть газ.

Для этого делением первой пары уравнений

p A V p 2 V = ν R T 1 ν R T 2

получим выражение для давления нагретого газа:

p 2 = p A T 2 T 1

и подставим его в третье уравнение системы:

p A T 2 S T 1 = M g + p A S .

Преобразуем полученное выражение к виду

T 2 = T 1 ( M g + p A S ) p A S = T 1 ( M g p A S + 1 ) ,

а затем найдем разность

Δ T = T 2 − T 1 = M g T 1 p A S .

Δ T = 1,2 ⋅ 10 ⋅ 300 100 ⋅ 10 3 ⋅ 10 ⋅ 10 − 4 = 36 К = 36 °С.

Пример 21. В цилиндрическом сосуде поршень массой 75,0 кг и площадью сечения 50,0 см 2 начинает двигаться вверх. Давление газа под поршнем постоянно и равно 450 кПа, атмосферное давление составляет 100 кПа. Считая, что поршень движется без трения, определить модуль скорости поршня после прохождения им 3,75 м пути.

Решение . На рисунке показаны силы, действующие на поршень:

• сила тяжести поршня M g → ;
• сила атмосферного давления F → A ;
• сила давления газа F → , действующая на поршень со стороны нагретого газа.

Под действием указанных сил, направленных вверх, поршень движется с ускорением a → :

F → + F → A + M g → = m a → ,

или в проекции на вертикальную ось —

где F — модуль силы давления газа под поршнем, F = pS ; p — давление газа; S — площадь поршня; Mg — модуль силы тяжести поршня; M — масса поршня; g — модуль ускорения свободного падения; a — модуль ускорения поршня.

Преобразуем записанное уравнение, выразив модуль ускорения и выполнив подстановку выражений для модулей сил:

a = F − F A − M g M = ( p − p A ) S M − g .

Скорость поршня, его ускорение и пройденный путь связаны между собой соотношением

где l — пройденный путь; v — модуль скорости поршня.

Выразим отсюда модуль скорости поршня:

и подставим в записанную формулу выражение для модуля ускорения:

v = 2 l ( ( p − p A ) S M − g ) .

v = 2 ⋅ 3,75 ( ( 450 − 100 ) ⋅ 10 3 ⋅ 50 ⋅ 10 − 4 75,0 − 10 ) ≈ 10 м/с.

После прохождения 3,75 м пути поршень приобретет скорость, приблизительно равную 10 м/с.

Изменение состояния идеального газа

827. Резиновую лодку надули утром, когда температура воз­духа была 7°С. На сколько процентов увеличилось давление воз­духа в лодке, если днем он прогрелся под лучами солнца до 21°С? Объем лодки не изменился. (5)

828. При нагревании газа при постоянном объеме на 1 К да­вление увеличилось на 0,2%. При какой начальной температуре (в °С) находился газ? (227)

829. Воздух в открытом сосуде медленно нагрели до 400 К, затем сосуд герметично закрыли и охладили до 280 К. На сколько процентов при этом изменилось давление в сосуде? (30)

830. В цилиндре под поршнем находится газ. Чтобы поршень оставался в неизменном положении при увеличении абсолютной тем­пературы газа в 2 раза, на него следует положить груз массой 10 кг. Площадь поршня 10 см2. Найдите первоначальное давление (в кПа) газа. g = 10 м/с2.(100)

831. Газ находится в вертикальном цилиндре под поршнем массой 5 кг. Какой массы груз надо положить на поршень, чтобы он остался в прежнем положе­нии, когда абсолютная температура газа будет увеличена вдвое? Атмосферное дав­ление 100 кПа, пло­щадь поршня 0,001 м2. g = 10 м/с2. (15)

832. Давление воздуха внутри плотно закупоренной бутылки при температуре 7°С равно 150 кПа. До какой температуры (по шкале Цельсия) надо нагреть бутылку, чтобы из нее вылетела пробка, если известно, что для вытаскивания пробки до нагревания бутылки требовалась минимальная сила 45 Н? Площадь поперечного сечения пробки 4 см2. (217)

833. Сначала газ нагревают изохорно от 400 К до 600 К, а затем нагревают изобарно до температуры Т. После этого газ при­водят в исходное состояние в процессе, при котором давление уменьшается прямо пропорционально объему газа. Найдите темпера­туру Т (в кельвинах). (900)

в) Изотермический процесс

835. Под каким давлением (в кПа) надо наполнить воздухом баллон ем­костью 10 л, чтобы при соединении его с баллоном емко­стью 30 л, содержащим воз­дух при давлении 100 кПа, установилось общее давление 200 кПа? Температура постоянна. (500)

836. Два сосуда соединены тонкой трубкой с краном. В первом со­суде объемом 15 дм3находится газ под давлением 2 атм, во вто­ром — такой же газ под давлением 10 атм. Если открыть кран, то в обоих сосудах устанавливается давление 4 атм. Найдите объем (в дм3) второго сосуда. Температура постоянна. (5)

837. До какого давления (в кПа) накачан футбольный мяч емкостью 3 л, если при этом было сделано 40 качаний поршневого насоса? За каждое качание насос захватывает из атмосферы 150 см3воздуха. Атмосферное давление 100 кПа. Со­держанием воз­духа в мяче до накачки пренебречь. Температура постоянна. (200)

838. Давление воздуха в сосуде было равно 105 Па. После трех ходов поршня откачивающего насоса давление воздуха упало до 800 Па. Определите, во сколько раз объем цилиндра насоса больше объема сосуда. Температура постоянна. (4)

839. Объем цилиндра поршневого насоса равен объему откачи­ваемого сосуда. Чему будет равно давление в сосуде после 5 хо­дов поршня насоса? Начальное давление в сосуде равнялось 105 Па. Температура постоянна. (3125)

840. Газ находится в цилиндре под поршнем и занимает объем 240 см3при давлении 105 Па. Какую силу надо приложить перпен­дикулярно к плоскости поршня, чтобы сдвинуть его на 2 см, уменьшив объем газа? Площадь поршня 24 см2. (60)

841. Газ находится в высоком цилиндре под тяжелым поршнем, который может перемещаться без трения. Площадь поршня 30 см2. Когда цилиндр перевернули открытым концом вниз, объем газа увеличился в 3 раза. Чему равна масса поршня? Атмосферное давление 100 кПа, g = 10 м/с2. (15)

842. Воздух находится в вертикальном цилиндре под поршнем массой 20,2 кг и сечением 20 см2. После того, как цилиндр стали перемещать вертикально вверх с ускорением 5 м/с2, высота столба воздуха в цилиндре уменьшилась на 20%. Считая температуру по­стоянной, найдите атмосферное давление (в кПа). g = 10 м/с2. (101)

843. В сосуде, закрытом пробкой, находится воздух под да­влением 0,5×105 Па. Какой объем воды (в л) войдет в сосуд, если его опустить в воду открытым концом вниз на глубину 10 м и открыть пробку? Объем со­суда 4 л, атмосферное давление 105 Па, g = 10 м/с2. Темпера­тура в толще воды и у ее поверхности одинакова. (3)

844. На какой глубине объем пузырька воздуха, поднимающе­гося со дна водоема, в 3 раза меньше, чем на поверхности? Ат­мосферное давление 100 кПа, g = 10 м/с2. Темпера­тура в толще воды и у ее поверхности одинакова. (20)

845. Пузырек воздуха поднимается со дна водоема глубиной 35 м. Во сколько раз объем пузырька на глубине 5 м больше, чем у дна водоема? Ат­мосферное давление 100 кПа, g = 10 м/с2. Темпера­тура в толще воды и у ее поверхности одинакова. (3)

846. На какой глубине радиус пузырька воздуха, поднимающе­гося со дна водоема, в 2 раза меньше, чем на поверхности? Ат­мосферное давление 100 кПа, g = 10 м/с2. Темпера­тура в толще воды и у ее поверхности одинакова. (70)

847. В горизонтальной пробирке находится 240 см3воздуха, отделенных от атмосферы столбиком ртути длиной 150 мм. Если пробирку повернуть открытым концом вверх, то объем воздуха ста­нет 200 см3. Найдите атмосферное давление (в кПа). Плотность ртути 13600 кг/м3, g = 10 м/с2. (102)

848. Открытая с обеих сторон вертикальная цилиндрическая трубка длиной 1 м наполовину погружена в ртуть. Затем верхнее отверстие трубки плотно закрывают и вынимают трубку из ртути. В трубке остается столбик ртути длиной 25 см. Определите по этим данным атмосферное давление (в кПа). Плотность ртути 13600 кг/м3, g = 10 м/с2. (102)

849. Трубку длиной 42 см, запаянную с одного конца, погружают открытым концом в ртуть. Какой будет длина (в см) столбика воздуха в трубке в тот момент, когда верхний конец трубки сравняется с уровнем ртути? Атмосферное давление 750 мм рт.ст. (30)

850. В трубке, закрытой с одного конца, столбик воздуха заперт стол­биком ртути длиной 19 см. Если трубку повернуть открытым концом вниз, длина столбика воздуха будет 10 см, а если открытым концом вверх, то 6 см. Найдите атмосферное давление (в мм рт. ст.). (760)

851. В длинной горизонтальной трубке, открытой с одного конца, столбик воздуха длиной 16 см заперт столбиком ртути длиной 20 см. Трубку приводят во вращение вокруг вертикальной оси, проходящей через ее закрытый конец. При какой угловой скорости столбик ртути сместится на 4 см? Атмосферное давление 750 мм рт.ст., g = 10 м/с2. (5)

852. Тонкостенный стакан массой 50 г ставят вверх дном на поверхность воды и медленно погружают так, что он все время остается в вертикальном положении. Высота стакана 10 см, пло­щадь дна 20 см2. На какую минимальную глубину надо опустить стакан, чтобы он утонул? Атмосферное давление 100 кПа, g = 10 м/с2. Глубина отсчитывается от поверхности воды до уровня воды в стакане на искомой глубине. Температура у по­верхности и на глубине одинакова. Массой воздуха в стакане пренебречь. (30)

Объединенный газовый закон

853. При уменьшении объема газа в 2 раза давление измени­лось на 120 кПа, а абсолютная температура возросла на 10%. Ка­ково было первоначальное давление (в кПа) газа? (100)

854. На сколько процентов надо уменьшить абсолютную темпе­ратуру газа при увеличении его объема в 7 раз, чтобы давление упало в 10 раз? (30)

855. Два сосуда соединены тонкой трубкой с краном. Один из сосу­дов объемом 3 л заполнен газом при давлении 10 кПа, в другом сосуде объемом 6 л давление пренебрежимо мало. Температура газа в первом сосуде 27°С. Какое давление (в кПа) установится в сосудах, если открыть кран, а температуру газа повысить до 177°С? (5)

856. При каждом ходе поршневой насос захватывает 10 дм3воздуха из атмосферы при нормальных условиях (Т0 = 273 К) и на­гнетает его в резервуар объемом 10 м3. Температура в резервуаре постоянна и равна 364 К. Сколько ходов должен сделать поршень насоса, чтобы повысить давление в резервуаре от нормального (pо= 1 атм) до 10 атм? (6750)

857. Воздух в цилиндре под поршнем сначала изотермически сжали, увеличив давление в 2 раза, а затем нагрели при постоян­ном давлении. В результате объем воздуха увеличился в 3 раза по сравнению с начальным. До какой температуры (в кельвинах) на­грели воздух, если его начальная температура была 300 К? (1800)

858. Газ, занимающий при температуре 127°С и давлении 200 кПа объ­ем 3 л, изотермически сжимают, затем изобарно охлаждают до температуры 73°С, после чего изотермически изме­няют объем до 1 л. Найдите конечное давле­ние (в кПа) газа. (300)

859. Газ, находящийся в цилиндре под поршнем, нагрели при постоянном давлении так, что его объем увеличился в 1,5 раза. Затем поршень закрепили и нагрели газ так, что его давление возросло в 2 раза. Чему равно отношение конечной абсолютной температуры газа к его начальной абсолютной температуре? (3)

861. Теплоизолирующий поршень делит горизонтальный сосуд на две равные части, содержащие газ при температуре 7°С. Длина каждой части 30 см. Когда одну часть сосуда нагрели, пор­шень сместился на 2 см. На сколько градусов нагрели газ? Температура газа в другой части сосуда не изменилась. (40)

862. Теплоизолирующий поршень делит горизонтальный сосуд на две равные части, содержащие газ при температуре 5°С. Длина каждой части 144 мм. Одну часть сосуда нагрели на 18°С, а другую — на 2°С. На какое расстояние (в мм) сместится пор­шень? (4)

863. Баллон емкостью 40 л содержит сжатый воздух под да­влением 18 МПа при 27°С. Какой объем (в л) воды можно вы­теснить из цистерны подводной лодки воздухом этого баллона, если лодка находится на глубине 20 м, где температура 7°С? Ат­мосферное давление 0,1 МПа, g = 10 м/с2. (2200)

864. Во сколько раз уменьшится радиус тонкого резинового шара, заполненного воздухом, если его опустить в воду на глу­бину 65,2 м? Давление у поверхности воды 100 кПа. Температура воды у поверхности 27°С, на глубине 9°С. g = 10 м/с2. (2)

865. В сообщающихся сосудах одинакового сечения находится ртуть. Один из сосудов закрывают и увеличивают температуру воздуха в нем от 300 К до 400 К. Найдите образовавшуюся разность уровней (в см) ртути, если начальная высота столба воздуха в запертом сосуде была 10 см. Атмосферное давление 750 мм рт.ст. (5)

В цилиндре под поршнем находится идеальный одноатомный газ?

В цилиндре под поршнем находится идеальный одноатомный газ.

Формулы А и Б позволяют расчитать значения физических величин , характеризующие состояние газа.

Использованы обозначения : p - давление, V - объём, Е - средняя кинетическая энергия молекул, v - количество вещества.

Установите соответствие между формулами и физическими величинами, значение которых можно вычислить по этим формулам.

А. 3 / 2 * (pV / NaE) 1)Давление

2 / 3 * (vNaE / p) 2)Объём 3)Средняя кинетическая энергия молекул 4)Количество вещества.

Если можно, то объясните пожалуйста как сделать это задание.

p * V = v * Na * (2 / 3) * E отсюда и находим = = = = = = = = = = = = = = = = = =.

Каким физическим параметром характеризуется вырывание электронов из вещества А) работой выхода Б) кинетической энергией В) энергией порции света?

Каким физическим параметром характеризуется вырывание электронов из вещества А) работой выхода Б) кинетической энергией В) энергией порции света.

1. Установите соответствие между физическими величинами и единицами измерения?

1. Установите соответствие между физическими величинами и единицами измерения.

2. Установите соответствие между физическими величинами и расчетными формулами.

Гелий находится при температуре 27 С?

Гелий находится при температуре 27 С.

Средняя кинетическая энергия хаотического теплового движения всех молекул газа равна 10дж.

Подсчитайте число молекул гелия.

При какой температуре находится одноатомный газ, если средняя кинетическая энергия его равна 0, 8 * 10 ^ - 19 Дж?

При какой температуре находится одноатомный газ, если средняя кинетическая энергия его равна 0, 8 * 10 ^ - 19 Дж.

Средняя кинетическая энергия поступательногл движения молекул идеального газа равна 6 * 10 ^ - 10дж?

Средняя кинетическая энергия поступательногл движения молекул идеального газа равна 6 * 10 ^ - 10дж.

Определите концентрацию молекул газа, если он находится в сосуде под давлением 200 кПА.

1. Масса молекулы первого идеального газа в 4 раза больше массы молекулы второго газа, а температуры обоих газов одинаковы?

1. Масса молекулы первого идеального газа в 4 раза больше массы молекулы второго газа, а температуры обоих газов одинаковы.

Во сколько раз средняя квадратичная скорость молекул второго газа больше, чем первого?

2. Чему равна средняя кинетическая энергия хаотического поступательного движения молекул идеального газа при температуре 27 градусов Цельсия?

Найти число молекул в 1м ^ 3 и среднюю кинетическую энергию поступательного движения одной молекулы газа, находящегося при давлении 0?

Найти число молекул в 1м ^ 3 и среднюю кинетическую энергию поступательного движения одной молекулы газа, находящегося при давлении 0.

2 МПа и температуре 127 С.

Если можно то с "дано" пожалуйста.

Определите среднию кенетическую энергию молекул одноатомного газа и концентрации молекул при температуре 290К и давлении 0, 8МПа?

Определите среднию кенетическую энергию молекул одноатомного газа и концентрации молекул при температуре 290К и давлении 0, 8МПа.

При нагревании идеального газа его абсолютная температура увеличилась в 3 раза , как при этом изменилась средняя кинетическая энергия его молекул?

При нагревании идеального газа его абсолютная температура увеличилась в 3 раза , как при этом изменилась средняя кинетическая энергия его молекул?

При какой температуре средняя кинетическая энергия теплового движения молекул идеального газа равна кинетической энергии, которую приобретает монета достоинством в 1 коп?

При какой температуре средняя кинетическая энергия теплового движения молекул идеального газа равна кинетической энергии, которую приобретает монета достоинством в 1 коп.

Падающая с высоты 1м?

Физическая величина являющаяся мерой средней кинетической энергии молекул тела?

Физическая величина являющаяся мерой средней кинетической энергии молекул тела.

Вопрос В цилиндре под поршнем находится идеальный одноатомный газ?, расположенный на этой странице сайта, относится к категории Физика и соответствует программе для 10 - 11 классов. Если ответ не удовлетворяет в полной мере, найдите с помощью автоматического поиска похожие вопросы, из этой же категории, или сформулируйте вопрос по-своему. Для этого ключевые фразы введите в строку поиска, нажав на кнопку, расположенную вверху страницы. Воспользуйтесь также подсказками посетителей, оставившими комментарии под вопросом.

Они однопоярные, так как разнополярные притягиваются.

Есть два вида динамометров (механический и электронный). Механических есть два типа : пружинный и рычажный. В пружинном сила передаётся пружин, которая в зависимости от направления силы сжимается или растягивается. В рычажном динамометре действие ..

Механический, электрический, гидравлический.

Сила, прижимающая к основанию - F = 1500 * sin 40 + mg cos 40 Н. Сила трения = F * Коэффициент трения ускорение создается проекцией силы 1, 5 кН на направление, параллельное наклонной плоскости, минус силу трения a = сила \ массу Сила = 1500 * cos 4..

Например, автомобиль ехал первый час со скоростью 20 м / с, потом час ремонтировал автомобиль, и еще час ехал со скоростью 20 м / с . Нельзя говорить что скорость равна 20 м / с. Ведь целый час автомобиль стоял.

Научный форум dxdy

В горизонтальном цилиндрическом сосуде перемещается без трения поршень, который связан с основанием цилиндра пружиной. Недеформированному состоянию пружины соответствует крайнее левое положение поршня. Слева от поршня находится идеальный газ, занимающий обьем при давлении . Состороны пружины вакуум. Какую работу совершает газ при увеличении обьема в раза.

Задача некорректно поставлена. Если предположить, что в данной задаче рассматривается изотермический процесс, то работа вычисляется исходя из общего определения работы газа
^ p dV$" />

Зависимость давления от времени находим из уравнения состояния для изотермического процесса.
С учётом, того, что предметом ТД являются квазистатические процессы, то сила давления газа должна компенсироваться силой упругости пружины, коя при деформации меняется. Поэтому это не может быть изобарный или изохорный процессы. Но на изотермический процесс в задаче отсутствую какие-либо указания. Как я понимаю это задача для школьников, поэтому другого выхода не вижу.

^ p dV$" />

тоесть это и есть ответ ??
просто решение школьнай задачи с интегралом

А что есть ? Это длина сосуда или длина участка сосуда, в котором находится газ?

В горизонтальном цилиндрическом сосуде перемещается без трения поршень, который связан с основанием цилиндра пружиной. Недеформированному состоянию пружины соответствует крайнее левое положение поршня. Слева от поршня находится идеальный газ, занимающий обьем при давлении . Состороны пружины вакуум. Какую работу совершает газ при увеличении обьема в раза.

Честно говоря, ничего умного в голову не приходит. Какая-то задача недоделанная.
По-моему, для того, чтобы такую задачу решить, надо условие подкорректировать. Во-первых, надо предположить, что - это длина части сосуда в которой содержится газ с самого начала. Других смыслов для я просто не вижу.
Нам дана связь объема с длиной. Значит все геометрические характеристики сосуда у нас есть.
Раз объем изменился в два раза, то поршень передвинулся на . Термодинамически, можно составить два уравнения - для начального и для конечного состояний. Ничего существенного из них вытащить нельзя, если не предположить, что процесс изотермический. Далее - пружина оказывает силу сопротивления расширению. И в пружине не было бы никакого смысла, если не предположить, что после расширения газа в 2 раза, поршень остановится. А работа газа по расширению пошла на увеличение потенциальной энергии пружины. Трения нет, значит нет диссипации энергии. Значит вся работа газа пошла в пружину. И, следовательно, потенциальная энергия пружины в конце процесса равна работе газа.
Короче говоря, понадобилось сделать аж три предположения
1) - длина части сосуда с газом;
2) процесс изотермический;
3) при увеличении объема в 2 раза поршень остановился.

Многовато по-моему. Быть может, я посмотрел невнимательно, и число допущений можно уменьшить? Скажем до нуля.

Задание 12. МКТ, термодинамика. Установление соответствия . ЕГЭ 2022 по физике

С некоторой массой идеального газа был проведён циклический процесс, изображённый на рисунке. Укажите, как менялся объём газа при переходе из 1 → 2 и 4 → 1. Для каждого случая определите соответствующий характер изменения:

Процессы	Характер изменения
A) Процесс 1 → 2 Б) Процесс 4 → 1	1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждого процесса. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

В процессе 1-2 объем газа не менялся, т.к. переход 1-2 - это изохора, покольку его продолжение идет через начало координат. Переход 4-1 - изобара, т.к. $p_1=p_4$, тогда $/=/$, откуда $V_1·T_4=V_4·T_1$, т.к. $T_4 > T_1$, то $V_1 C_м$ и $Q$ уменьшилось из-за $λ_c > λ_м$ очевидно, что $Q$ теплоты уменьшилось, а время тоже уменьшилось.

Задача 10

В сосуде объёмом V при давлении p и температуре T находится идеальный газ массой m и молярной массой M . Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Физические явления	Формулы
А) давление газа Б) температура газа	1) $/$ 2) $/$ 3) $/$ 4) $/$

Решение

Из формул и формулировок МКТ очевидно, что $P=/$, где $υ=/$(2), а температура газа $T=/$(4).

Задача 11

По мере понижения температуры воды от +40◦С до −20◦С она находилась сначала в жидком состоянии, затем происходил процесс её отвердевания и дальнейшее охлаждение твёрдой фазы воды–льда. Изменялась ли внутренняя энергия воды во время этих процессов и если изменялась, то как? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины	Характер изменения
A) Отвердевание воды Б) Охлаждение льда	1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

1) Отвердевание воды и охлаждение льда два процесса, подчиняющихся первому началу термодинамики, согласно которому внутренняя энергия изменяется при совершении работы или передачи тепла. Следовательно, внутренняя энергия воды уменьшилась в ходе всех двух процессов.

Задача 12

В цилиндрическом сосуде под поршнем находится газ. Поршень может перемещаться в сосуде без трения. На дне сосуда лежит шарик. Из сосуда выпускается половина газа при неизменной температуре. Как изменились в результате этого объём газа и действующая на шарик архимедова сила? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины	Характер изменения
A) Объём газа Б) Архимедова сила	1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Если у сосуда выпустить половину газа, то атмосферное давление уравновесит давление поршнем и поршень передвинется вниз, вследствие чего, объем газа уменьшится. Архимедова же сила, действующая на шарик, не изменится, поскольку плотность газа под поршнем останется неизменной: $F_<арх>=p_г·g·V_ш$, где $g=9.8м/с^2$ - ускорение свободного падения, $V_ш$ - объем шарика, $p_г$ - плотность газа под поршнем.

Задача 13

Температуру нагревателя тепловой машины уменьшили, оставив температуру холодильника прежней. Количество теплоты, полученное газом от нагревателя за цикл, не изменилось. Как изменились при этом КПД тепловой машины и количество теплоты, отданное газом за цикл холодильнику? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины	Характер изменения
A) КПД тепловой машины Б) Количество теплоты, отданное газом за цикл холодильнику	1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Если понизить температуру нагревателя при неизменной температуре холодильника, то КПД идеальной тепловой машины уменьшается в соответствие с уравнением: $η=(1-/)·100%$. Поскольку количество теплоты, полученное газом от нагревателя за цикл не изменилось, а КПД уменьшился $η=/)·100%$, значит, работа газа за цикл уменьшится. Исходя из уравнения $A=Q_н-Q_х⇒Q_х=Q_н-А$, значит, $Q_х$ увеличится.

Задача 14

Если налить воду в открытый сосуд, то она начнёт испаряться. Как будут меняться при этом её температура и внутренняя энергия? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины	Характер изменения
A) Температура Б) Внутренняя энергия	1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

При испарении, жидкость покидают наиболее быстрые молекулы, поэтому средняя скорость остальных молекул жидкости становится меньше. Следовательно, и средняя кинетическая энергия остающихся в жидкости молекул уменьшается. Это означает, что температура жидкости и внутренняя энергия испаряющейся жидкости уменьшается.

Задача 15

Ученик наблюдает за процессом кипения воды, нагреваемой в кастрюле на электроплите. Как в процессе кипения меняется температура и внутренняя энергия системы «вода–пар»? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины	Характер изменения
A) Температура Б) Внутренняя энергия	1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

При кипении, температура системы "вода-пар" остается постоянной, а внутренняя энергия данной системы увеличивается, т.к. происходит поглощение тепловой энергии.

Задача 16

В вертикальном цилиндрическом сосуде под поршнем, способным перемещаться без трения, находится воздух.Как изменятся температура газа и его объём, если поршень быстро сместить вниз? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины	Характер изменения
A) Температура Б) Объём	1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Если поршень быстро сместить вниз, то объем газа уменьшится, давление - увеличится, а так как давление связано с температурой соотношением: $p=nkT$, то и температура тоже увеличится.

Задача 17

В вертикальном цилиндрическом сосуде под поршнем, способным перемещаться без трения, находится воздух. Как изменятся давление газа и его внутренняя энергия, если поршень быстро сместить вверх? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины	Характер изменения
A) Давление Б) Внутренняя энергия	1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Если поршень сместить вверх, то обмен с окружающейс средой произойти не успеет - процесс будет адиабатным. Тогда из 1 закона термодинамики $Q=0=A+∆U$, тогда $∆U=-A$. Газ расширяется, значит $A>0$, следовательно, и $∆U T_1$, то при повышении температуры воздуха скорость его молекул увеличится, это приведет к увеличению ударов молекул о стенки сосуда и поршня, а следовательно, к увеличению давления, что приведет к тому, что поршень сместится, увеличив объем газа, плотность же газа, уменьшится, поскольку $p=/$, т.е. между плотностью и объемом обратная зависимость.

Газ находится в цилиндре под поршнем какое положение займет поршень если при увеличении абсолютной

С1-1. На полу неподвижного лифта стоит теплоизолированный сосуд, открытый сверху. В сосуде под тяжёлым подвижным поршнем находится одноатомный идеальный газ. Поршень находится в равновесии. Лифт начинает равноускоренно опускаться вниз. Опираясь на законы механики и молекулярной физики, объясните, куда сдвинется поршень относительно сосуда после начала движения лифта и как при этом изменится температура газа в сосуде. Трением между поршнем и стенками сосуда, а также утечкой газа из сосуда пренебречь.

С1-2. В цилиндре, закрытом подвижным поршнем, находится идеальный газ. На рисунке показана диаграмма, иллюстрирующая изменение внутренней энергии U газа и передаваемое ему количество теплоты Q. Опишите изменение объема газа при его переходе из состояния 1 в состояние 2, а затем в состояние 3. Свой ответ обоснуйте, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.

С1-2. В цилиндре, закрытом подвижным поршнем, находится идеальный газ. На рисунке показана диаграмма, иллюстрирующая изменение внутренней энергии U газа и передаваемое ему количество теплоты Q. Опишите изменение объема газа при его переходе из состояния 1 в состояние 2, а затем в состояние 3. Свой ответ обоснуйте, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.

С1-3. В цилиндре, закрытом подвижным поршнем, находится газ, который может просачиваться сквозь зазор вокруг поршня. В опыте по изотермическому сжатию газа его объем уменьшился вдвое, а давление газа упало в 3 раза. Во сколько раз изменилась внутренняя энергия газа в цилиндре? (Газ считать идеальным.)

C1-5. Ha V T-диаграмме показано, как изменялись объём и температура некоторого постоянного количества разреженного газа при его переходе из начального состояния 1 в состояние 4. Как изменялось давление газа р на каждом из трёх участков 1—2, 2—3, 3—4: увеличивалось, уменьшалось или же оставалось неизменным? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.

C1-6. В цилиндрическом сосуде под поршнем длительное время находятся вода и ее пар. Поршень начинают выдвигать из сосуда. При этом температура воды и пара остается неизменной. Как будет меняться при этом масса жидкости в сосуде? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.

С3-9. Нагреваемый при постоянном давлении идеальный одноатомный газ совершил работу 400 Дж. Какое количество теплоты было передано газу?

С3-11. В сосуде с небольшой трещиной находится воздух. Воздух может медленно просачиваться сквозь трещину. Во время опыта объем сосуда уменьшили в 8 раз, давление воздуха в сосуде увеличилось в 2 раза, а его абсолютная температура увеличилась в 1,5 раза. Каково изменение внутренней энергии воздуха в сосуде? (Воздух считать идеальным газом.)

С3-12. В сосуде с небольшой трещиной находится воздух. Воздух может медленно просачиваться сквозь трещину. Во время опыта объем сосуда уменьшили в 4 раза, давление воздуха в сосуде увеличилось тоже в 4 раза, а его абсолютная температура увеличилась в 1,5 раза. Каково изменение внутренней энергии воздуха в сосуде? (Воздух считать идеальным газом.)

С3-13. С разреженным азотом, который находится в сосуде под поршнем, провели два опыта. В первом опыте газу сообщили, закрепив поршень, количество теплоты Q₁ = 742 Дж, в результате чего его температура изменилась на некоторую величину ΔT. Во втором опыте, предоставив азоту возможность изобарно расширяться, сообщили ему количество теплоты Q₂ = 1039 Дж, в результате чего его температура изменилась также на ΔT. Каким было изменение температуры ΔT в опытах? Масса азота m = 1 кг.

С3-14. С разреженным азотом, который находится в сосуде под поршнем, провели два опыта. В первом опыте газу сообщили, закрепив поршень, количество теплоты Q₁ = 742 Дж, в результате чего его температура изменилась на 1 К. Во втором опыте, предоставив азоту возможность изобарно расширяться, сообщили ему количество теплоты Q₂ = 1039 Дж, в результате чего его температура изменилась также на 1 К. Определите массу азота в опытах.

С3-15. В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление p = 4 • 10 5 Па. Расстояние от дна сосуда до поршня L = 30 см. Площадь поперечного сечения поршня S = 25 см 2 . В результате медленного нагревания газа поршень сдвинулся на расстояние х = 10 см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной F_тр = 3•10 3 H. Какое количество теплоты получил газ в этом процессе? Считать, что сосуд находится в вакууме.

С3-16. В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом подвижным поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Давление окружающего воздуха р = 10 5 Па. Трение между поршнем и стенками сосуда пренебрежимо мало. В процессе медленного охлаждения от газа отведено количество теплоты │Q│ = 75 Дж. При этом поршень передвинулся на расстояние х = 10 см. Чему равна площадь поперечного сечения поршня? Количество вещества газа постоянно.

С3-17. В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа р₁ = 4 · 10 5 Па. Расстояние от дна сосуда до поршня равно L. Площадь поперечного сечения поршня S = 25 см 2 . В результате медленного нагревания газ получил количество теплоты Q = 1,65 кДж, а поршень сдвинулся на расстояние х = 10 см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной F_тp = 3 · 10 3 Н. Найдите L. Считать, что сосуд находится в вакууме.

С3-18.Вертикальный замкнутый цилиндрический сосуд высотой 50 см разделен подвижным поршнем весом 110 Н на две части, в каждой из которых содержится одинаковое количество идеального газа при температуре 361 К. Сколько молей газа находится в каждой части цилиндра, если поршень находится на высоте 20 см от дна сосуда? Толщиной поршня пренебречь.

С3-19.В вертикальном теплоизолированном цилиндрическом сосуде под поршнем находится 0,5 моль гелия, нагретого до некоторой температуры. Поршень сначала удерживают, затем отпускают, и он начинает подниматься. Масса поршня 1 кг. Какую скорость приобретет поршень к моменту, когда поршень поднимется на 4 см, а гелий охладится на 20 К? Трением и теплообменом с поршнем пренебречь.

С3-20. Теплоизолированный сосуд объемом V = 2 м 3 разделен теплоизолирующей перегородкой на две равные части. В одной части сосуда находится 2 моль Не, а в другой — такое же количество моль А r . Температура гелия Т₁ = 300 К, а температура аргона Т₂ = 600 К. Определите парциальное давление аргона в сосуде после удаления перегородки.

Термодинамика С3-21. На рисунке изображено изменение состояния 1 моль идеального одноатомного газа. Начальная температура газа 27° С. Какое количество теплоты сообщено газу в этом процессе?

С3-23. На диаграмме представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3?

С3-24. На диаграмме представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3?

С3-25. На диаграмме (см. рисунок) представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3?

32. Работа газа. Первое начало термодинамики: задачи с ответами без решений

(Все задачи по молекулярно-кинетической теории и ответы к ним находятся в zip-архиве (290 кб), который можно скачать и открыть на своем компьютере. Попробуйте решить задачи самостоятельно и только потом сравнивать свои ответы с нашими. Желаем успехов!)

32.1. Какова внутренняя энергия одноатомного газа, занимающего при температуре T объем V, если концентрация молекул n? [ U = (3/2)nkTV ]

32.2. В цилиндре с площадью основания S = 100 см 2 находится газ при температуре t = 27 °С. На высоте h = 30 см от дна цилиндра расположен поршень массой m = 60 кг. Какую работу совершит газ, если его температуру медленно повысить на Δt = 50 °С? Атмосферное давление p_o = 10 5 Па. [ A ≅ 79.4 Дж ]

32.3. Газообразный водород массой m = 0,1 кг совершает круговой процесс 1 – 2 – 3 – 1 (рис.). Найдите работу газа на участке 1 – 2, если Т₁ = 300 K, a V₂ = 3V₁. [ A = 2.5×10 5 Дж ]

32.4. Идеальный газ массой m = 20 г и молярной массой M = 28 г/моль совершает замкнутый процесс (рис.). Температура в точках 1 и 2 равна: T₁ = 300 К; Т₂ = 496 К. Найти работу газа за цикл. [ A = 1162 Дж ]

32.5. Давление ν молей идеального газа связано с температурой по закону: Т = αp 2 (α = const). Найти работу газа при увеличении объема от значения V₁ до значения V₂. Выделяется или поглощается при этом тепло? [смотрите ответ в общем файле темы]

32.6. В цилиндре под невесомым поршнем находится газ. Поршень связан с дном цилиндра пружиной. Газ расширяется из состояния с параметрами p₁, V₁ в состояние p₂, V₂. Определить работу газа. [смотрите ответ в общем файле темы]

32.7. ν молей идеального газа помещены в герметическую упругую оболочку. Упругость оболочки такова, что квадрат объема пропорционален температуре. На сколько изменится энергия оболочки, если газ нагреть от температуры T₁ до температуры T₂? Какова теплоемкость системы? Теплоемкостью оболочки и внешним давлением пренебречь. [смотрите ответ в общем файле темы]

32.8. При изотермическом процессе газ совершил работу 1000 Дж. На сколько увеличится внутренняя энергия этого газа, если ему сообщить количество теплоты вдвое больше, чем в первом случае, а процесс проводить изохорически? [2000 Дж]

32.9. Найти количество теплоты, сообщенное газу в процессе 1 – 2 (рис.). [ Q = 3pV/4 ]

32.10. Один моль идеального газа совершает процесс 1 – 2 – 3 (рис.). Известны: давление p₁, p₂ и объем V₁, V₂. Найти поглощенное газом в этом процессе количество теплоты. [смотрите ответ в общем файле темы]

32.11. Один моль идеального газа нагревают сначала изотермически. При этом он совершает работу 10 Дж. Затем его нагревают изобарически, сообщая ему то же количество теплоты. Какую работу совершает газ во втором случае? [4 Дж]

32.12. Водород массой m = 1 кг при начальной температуре T₁ = 300 K охлаждают изохорически так, что его давление падает в η = 3 раза. Затем газ расширяют при постоянном давлении до начальной температуры. Найти произведенную газом работу. [ A = 8.3×10 5 Дж ]

32.13. Один моль идеального газа переводят из начального состояния 1 в конечное 4 в процессе, представленном на рис. Какое количество теплоты подвели к газу, если ΔT = Т₄ − T₁ = 100 K? [ Q = 415 Дж ]

32.14. В вертикальном цилиндре под тяжелым поршнем находится газ при температуре T. Масса поршня m, его площадь S, объем газа V. Для повышения температуры газа на ΔT ему сообщили количество теплоты Q. Найдите изменение внутренней энергии газа. Атмосферное давление p_o, трения нет. [смотрите ответ в общем файле темы]

32.15. Для нагревания некоторого количества газа с молярной массой M = 28 г/моль на ΔT = 14 K при p = const требуется количество теплоты Q = 10 Дж. Чтобы охладить его на ту же ΔT при V = const требуется отнять Q = 8 Дж. Определить массу газа. [ m ≅ 0.48 г ]

32.16. В вертикальном цилиндре на высоте h от дна находится поршень. Под поршнем — идеальный газ. На поршень положили гирю массой m. После установления теплового равновесия с окружающей средой цилиндр теплоизолировали и газ начали нагревать. Какое количество теплоты следует подвести к газу, чтобы поршень вернулся в исходное положение. Трения нет. [ Q = 5mgh/2 ]

32.17. В вертикальном цилиндре под невесомым поршнем находится гелий. Объем гелия V_o, а давление 3p_o (p_o – атмосферное давление). Поршень удерживается сверху упорами (рис.). Какое количество теплоты необходимо отнять у гелия чтобы его объем стал V_o/2. Трения нет. [ Q = 17p_oV_o/4 ]

32.19. Теплоизолированный сосуд объемом V = 22,4 л разделен пополам теплопроводящей перегородкой. В первую половину сосуда вводят m₁ = 11,2 г азота при температуре t₁ = 20 °С, а во вторую – m₂ = 16,8 г азота при t₂ = 15 °С. Какое давление установится в первой половине после выравнивания температур? Система теплоизолирована. [ p ≅ 86 кПа ]

32.20. Баллон емкостью V₁ содержащий ν₁ молей газа при температуре T₁, соединяют с баллоном емкостью V₂, содержащим ν₂ молей того же газа при температуре T₂. Какие установятся давление и температура. Система теплоизолирована. [смотрите ответ в общем файле темы]

32.21. Над одним молем идеального газа совершается процесс из двух изохор и двух изобар (рис.). Температуры в точках 1 и 3 равны T₁ и T₃. Определить работу газа за цикл, если точки 2 и 4 лежат на одной изотерме. [смотрите ответ в общем файле темы]

32.22. Моль идеального газа совершает цикл из двух изохор и двух изобар (рис.). Работа газа за цикл A = 200 Дж. Максимальная и минимальная температуры в цикле отличаются на ΔT = 60 К. Отношение давлений на изобарах равно 2. Найти отношение объемов на изохорах. [ ≅ 3 ]

32.23. Внутри цилиндрического сосуда под поршнем массы m находится идеальный газ под давлением p. Площадь поршня S, внешнего давления нет. Вначале поршень удерживается на расстоянии h₁ от дна сосуда (рис.). Поршень отпустили. После прекращения колебаний поршень остановился. На каком расстоянии от дна он остановился? Трения нет. Тепловыми потерями и теплоемкостью поршня и цилиндра пренебречь. [смотрите ответ в общем файле темы]

32.24. В гладкой трубке между двумя поршнями массой m находится один моль идеального газа. В начальный момент скорости поршней направлены в одну сторону и равны v и 3v (рис.), а температура газа T_o. Найти максимальную температуру газа. Внешнего давления и трения нет. [смотрите ответ в общем файле темы]

32.25. В горизонтальном неподвижном цилиндре, закрытом поршнем массы m, находится один моль идеального газа. Газ нагревают. При этом поршень, двигаясь равномерно, приобретает скорость v. Найдите количество теплоты, сообщенное газу. Теплоемкостью сосуда и поршня, а также внешним давлением пренебречь. [ Q = 5mv 2 /4 ]

32.26. Сосуд, содержащий некоторое количество азота, движется со скоростью v = 100 м/с. На сколько изменится температура азота, если сосуд внезапно остановить? [ ΔT = Mv 2 /(5R) ]

32.27. В гладкой горизонтальной трубе находятся два поршня массами m и 3m. Между поршнями идеальный газ при давлении p_o. Объем между поршнями V_o (рис.). Первоначально поршни неподвижны, затем их отпускают. Найти максимальные скорости поршней. Труба длинная, внешнего давления нет. [смотрите ответ в общем файле темы]

32.28. Один моль идеального газа изобарически нагрели на ΔT = 72 K, сообщив ему количество теплоты Q = 1,6 кДж. Найти величину γ = c_p/c_V. [ γ = 1.6 ]

32.29. Вычислить γ = c_p/c_V для газовой смеси, состоящей из ν₁ = 2 молей кислорода и ν₂ = 3 молей углекислого газа. [ γ ≅ 1,6]

32.30. Теплоизолированный небольшой сосуд откачан до глубокого вакуума. Окружающая сосуд атмосфера состоит из идеального одноатомного газа при температуре 300 К. В сосуде открывается небольшое отверстие и он заполняется газом. Какую температуру будет иметь газ в сосуде сразу после заполнения? [500 K]

32.31. Определить скорость истечения гелия из теплоизолированного сосуда в вакуум через малое отверстие. Температура газа в сосуде T = 1000 K, скоростью газа в сосуде пренебречь. [ v ≅ 3.3×10 3 м/с]

32.32. Горизонтальный цилиндрический сосуд разделен подвижным поршнем. Справа от поршня одноатомный идеальный газ с параметрами: p_o; V_o; T_o, слева – вакуум (рис.). Поршень соединен с левым торцом цилиндра пружиной, собственная длина которой равна длине сосуда. Определить теплоемкость системы в этом состоянии. Теплоемкостью поршня и цилиндра пренебречь. Трения нет. [ C = 2p_oV_o/T_o ]

32.33. Над идеальным двухатомным газом совершают процесс p = αV (α = const). Какова молярная теплоемкость газа в этом процессе? [c = 3R]

32.34. С одним молем идеального одноатомного газа проводят процесс: p = p_o — αV, где α – известная константа. Определить, при каких значениях объема газ получает тепло, а при каких отдает. Объем в процессе возрастает.

32.35. В процессе расширения азота его объем увеличился на 2 %, а давление уменьшилось на 1 %. Какая часть теплоты, полученной азотом, была превращена в работу? Удельная теплоемкость азота при постоянном объеме c_V = 745 Дж/(кг • К). [ ≅ 0.44 ]

32.36. В цилиндрическом горизонтальном сосуде находится гладкий подвижный поршень. Слева и справа от поршня находится по одному молю идеального одноатомного газа. Температура газа в левой части поддерживается постоянной, а газ в правой части нагревается. Найдите теплоемкость газа в правой части в момент, когда поршень делит сосуд пополам. [C = 2R]

32.37. В вертикальном цилиндре под поршнем площадью S и массой m находится 1 моль идеального одноатомного газа. Под поршнем включается нагреватель, мощность которого N. Определите установившуюся скорость движения поршня. Атмосферное давление p_o, газ теплоизолирован, трения нет. [смотрите ответ в общем файле темы]

32.38. Мыльный пузырь содержит ν молей идеального одноатомного газа. Определить теплоемкость этой системы. Атмосферное давление не учитывать. [ C = 3νR ]

32.39. По трубе, в которой работает электрический нагреватель, пропускают газ (рис.). Определить мощность нагревателя, если разность температур газа на выходе и на входе равна ΔТ = 5 К, а массовый расход газа μ = 720 кг/ч. Молярная теплоемкость газа при постоянном давлении c_p = 29,3 Дж/(моль • К), его молярная масса M = 29 г/моль. [ N ≅ 1.01 кВт ]

32.40. Из небольшого отверстия в баллоне с сжатым гелием вытекает струя гелия со скоростью v. Найдите разность температур гелия в баллоне и в струе. Давление в струе считать равным внешнему давлению, скоростью газа в баллоне пренебречь. [ ΔT = Mv 2 /(5R) ]

32.41. Одинаковые сообщающиеся сосуды закрыты поршнями массой m = 5 кг и M = 10 кг и соединены тонкой трубкой с краном (рис.). Под поршнями идеальный одноатомный одинаковый газ. Сначала кран закрыт, поршень M находится на высоте H = 10 см от дна, а температура одинакова. На какую высоту передвинется поршень m после открытия крана? Система теплоизолирована, атмосферного давления нет. [ 20 см ]

32.42. В горизонтальной открытой трубе сечением S без трения могут двигаться два поршня массами m и M. Начальное расстояние между поршнями l, атмосферное давление p_o. При закрепленных поршнях воздух между ними откачали, затем поршни отпустили. Какое количество теплоты выделится в результате их абсолютно неупругого столкновения? [ Q = p_oSl ]

32.43. Один моль идеального газа совершает цикл 1 – 2 – 3 – 1, состоящий из изохоры 1 – 2 и двух процессов, представляемых отрезками прямых в координатах p – V (рис.). Определить работу газа за цикл, если известны: температура T₁, Т₂ = 4Т₁, а также Т₂ = Т₃. Линия 3 – 1 проходит через начало координат. [ A = 3RT₁/2 ]

Читайте также:

  
• Сбросить чек мазда сх7
  
• Отличие комплектаций ленд крузер 200
  
• Не работают жалюзи форд куга 2
  
• Ремонт балки пежо 206 сергиев посад
  
• Чем отличается nissan 180sx от 240sx