В цилиндре под поршнем находится 1 кг воздуха какая работа будет совершена газом при изобарном

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 05.10.2024

Упражнение 15

Решение упражнений к учебнику Г.Я.Мякишева, Б.Б.Буховцева

1. Как изменится внутренняя энергия одноатомного идеального газа, если его давление увеличится в 3 раза, а объем уменьшится в 2 раза?

2. Термодинамической системе передано количество теплоты 200 Дж. Как изменилась внутренняя энергия системы, если при этом она совершила работу 400 Дж?

3. Стержень отбойного молотка приводится в движение сжатым воздухом. Масса воздуха в цилиндре за время хода поршня меняется от 0,1 до 0,5 г. Считая давление воздуха в цилиндре и температуру (27⁰C) постоянными, определите работу газа за один ход поршня. Молярная масса воздуха М = 0,029 кг/моль.

4. На одинаковые газовые горелки поставили два одинаковых плотно закупоренных сосуда вместимостью по 1 л. В одном сосуде находится вода, а в другом — воздух. Какой сосуд быстрее нагревается до 50 °С? Почему?

5. Предложен следующий проект вечного двигателя (рис. 13.12). Закрытый сосуд разделен на две половинки герметичной перегородкой, сквозь которую пропущены трубка и водяная турбина в кожухе с двумя отверстиями. Давление воздуха в нижней части больше, чем в верхней. Вода поднимается по трубке и наполняет открытую камеру. В нижней части очередная порция воды выливается из камеры турбины, подошедшей к отверстию кожуха. Почему данная машина не будет работать вечно?

6. Положительна или отрицательна работа газа в процессах 1—2, 2—3 и 3—1 на рисунке 10.5? Получает газ тепло или отдает в каждом из этих процессов?

7. Какое количество теплоты необходимо для изохорного нагревания гелия массой 4 кг на 100 К?

8. Вычислите увеличение внутренней энергии водорода массой 2 кг при изобарном его нагревании на 10 К. (Удельная теплоемкость водорода при постоянном давлении равна 14 кДж/(кг• К).)

9. В цилиндре компрессора сжимают идеальный одноатомный газ, количество вещества которого 4 моль. Определите, насколько поднялась температура газа за один ход поршня, если при этом была совершена работа 500 Дж. Процесс считайте адиабатным.

10. В калориметре находится вода массой 0,4 кг при температуре 10 °С. В воду положили лед массой 0,6 кг при температуре -40 ⁰С. Какая температура установится в калориметре, если его теплоемкость ничтожно мала?

11. Какой должна быть температура нагревателя, для того чтобы стало возможным достижение значения КПД тепловой машины 80%, если температура холодильника 27 °С?

12. В процессе работы тепловой машины за некоторое время рабочим телом было получено от нагревателя количество теплоты (Q1 = 1,5 •10 6 Дж, передано холодильнику Q2 = -1,2 • 10 6 Дж. Вычислите КПД машины и сравните его с максимально возможным КПД, если температуры нагревателя и холодильника соответственно равны 250 °С и 30 °С.

Видео- Решение задач-теория

Работа газ а при изобарном расширении ра в на A = p ∆ V . Объем изменился на в еличину ∆ V = S ∆ h . Найдем да в ление в оздуха под поршнем. На него дейст в уют силы да в ления в оздуха, наружного да в ления и сила тяжести поршня.

Поэтому: pS = p_aS + mg . Отсюда:

А = (10 5 ∙10 – 2 + 100)∙ 0,2 = 220 Дж.

2. Идеальный газ расширяется по закону p = kV , где р – да в ление, V – объем, k = 200 МПа/м 3 . Найдите работу, со в ершаемую газ ом при у в еличении объема от 2 до 3 л.

Данная задача легко решается графически. Т.к. по усло в ию да в ление пропорционально объему, то графиком процесса в координатах pV будет прямая линия, проходящая через начало координат.

Работа газ а ра в на площади фигуры ( в данном случае – прямоугольной трапеции).

3. На ри с унке показан цикличе с кий проце с с , прои с ходящий с идеальным газом, при этом р ₂ = 2,3 р ₁ . Работа газа на участке 2-3 равна 680 Дж. Определите работу газа за цикл.

Работа газа за цикл может быть найдена графиче с ки как площадь фигуры, в данном с лучае – прямоугольного треугольника.

Проце с с 2-3 изобарный, потому работа газа на данном уча с тке ра в на A _2-3 = p ₂ ( V ₂ – V ₁ ). Значит, работа за цикл ра в на

4. Идеальный газ в количе с т в е 2,72 моль с о в ершает цикличе с кий проце с с . Из в е с тно, что Т ₁ = 290 К, р₂ / р₁ = 4,53, Т₄ / Т₁ = 2,38. Определите работу газа за цикл.

Для решения задачи проще изобразить данный цикличе с кий проце с с в координатах р V .

Графиче с ки работа газа ра в на площади фигуры, т.е. прямоугольника: A = ( p ₂ – p ₁ )( V ₄ – V ₁ ). Так как проце с с 4-1 изобарный, то

A = (4,53 p ₁ – p ₁ )(2,38 V ₁ – V ₁ ) = 4,8714 p ₁ V ₁ .

Из ура в нения Клайперона-Менделее в а p ₁ V ₁ = ν RT ₁ . От с юда

А = 4,8714 ν RT ₁

A = 4,8714 ∙ 2,72 ∙ 8,31 ∙290 ≈ 31900 Дж = 31 , 9 кДж.

5 - При изобарическом нагревании от температуры t₁ = 20°C до t₂ = 50°C газ совершает работу
А = 2,5 кДж. Определите число молекул газа, участвующих в этом процессе.

источники: Балаш В.А. "Задачи по физике и методы их решения". Пособие для учителей. М., Просвещение, 1974.

Гончаренко С.У., Воловик П.Н. "Физика". Учебное пособие для 10 кл. вечерней (сменной) средн. шк. и самообразования М., Просвещение, 1989.

Гладкова Р.А., Добронравов В.Е., Жданов Л.С., Цодиков Ф.С. "Сборник задач и вопросов по физике" для сред. спец. уч. заведений М., "Наука", 1975.
6 - В вертикальном цилиндре с площадью основания S = 10 см 2 находится газ при температуре 27°C. На высоте h = 25 см от основания цилиндра расположен легкий поршень, на который поставлена гиря весом 20 Н. Какую работу совершит газ при расширении, если его нагреть на Δt = 100°C?
Атмосферное давление р₀ = 105 Па. Трения в системе нет.

источники: Балаш В.А. "Задачи по физике и методы их решения". Пособие для учителей. М., Просвещение, 1974.

Гладкова Р.А., Добронравов В.Е., Жданов Л.С., Цодиков Ф.С. "Сборник задач и вопросов по физике" для сред. спец. уч. заведений М., "Наука", 1975.

7 - Какая масса водорода находится в цилиндре под поршнем, если при нагревании от температуры
T₁ = 250 K до температуры Т₂ = 680 К газ произвел работу А = 400 Дж?

источники: Балаш В.А. "Задачи по физике и методы их решения". Пособие для учителей. М., Просвещение, 1974.

8 - С одноатомным идеальным газом, количество вещества которого ν = 1 моль,
совершают замкнутый циклический процесс (см. рис.). В точке 1 температура газа T₁ = 300 K,
а в точке 4 — T₄ = 500 К. Если работа газа за цикл A = 340 Дж, то на участке 2 — 3 ему сообщили
количество теплоты Q, равное … кДж.

На участке 2 — 3 процесс изотермический, следовательно, ΔU = 0 и Q = A₂₃ — площадь под изотермой.

С другой стороны, разница площадей V₁23V₂ и V₁14V₂ есть работа, совершенная газом за цикл. Тогда:

A = A₂₃ − p₁ΔV, откуда: A₂₃ = Q = A + p₁ΔV = A + νRΔT. Вычислим: Q = 340 Дж + 1 × 8,3 × 400 Дж = 2000 Дж.

В цилиндре под поршнем находится 1 кг воздуха какая работа будет совершена газом при изобарном

А23. Идеальный одноатомный газ находится в закрытом сосуде объёмом 0,6 м 3 . При охлаждении его внутренняя энергия уменьшилась на 1,8 кДж. В результате давление газа снизилось на

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.

С1-3. 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.)

С1-4. 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.

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.

C3-7.Идеальный одноатомный газ находится в сосуде объемом 1,2 м 3 под давлением 4•10 3 Па. Определите внутреннюю энергию этого газа. Ответ выразите в килоджоулях (кДж).

C3-8.Идеальный одноатомный газ находится в сосуде с жесткими стенками объемом 0,6 м 3 . При нагревании его внутренняя энергия увеличилась на 18 кДж. Насколько возросло давление газа? Ответ выразите в килопаскалях (кПа).

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

С3-10. При изобарном нагревании газообразный гелий получил количество теплоты 100 Дж. Каково изменение внутренней энергии гелия? Масса гелия в данном процессе не менялась.

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.

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?

С3-22. На рисунке изображено изменение состояния 1 моль неона. Начальная температура газа 0°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?

С3-26. Одноатомный идеальный газ неизменной массы совершает циклический процесс, показанный на рисунке. За цикл от нагревателя газ получает количество теплоты Q_н = 8 кДж. Чему равна работа газа за цикл?

С3-27. С одноатомным идеальном газом неизменной массы происходит циклический процесс, показанный на рисунке. За цикл газ совершает работу A_ц = 5 кДж. Какое количество теплоты газ получает за цикл от нагревателя?

С3-28. С разреженным азотом, который находится в сосуде с 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 ΔТ. Во втором опыте, предоставив азоту возможность изобарно расширяться, сообщили ему количество теплоты Q₂ = 1039 Дж, в результате чего его температура изменилась также на ΔТ. Каким было изменение температуры ΔТ в опытах? Масса азота m = 1 кг.

С3-29. Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре T₁ = 600 К и давлении p₁ = 4•10 5 Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его давление при расширении обратно пропорционально квадрату объёма. Конечный объём газа вдвое больше начального. Какое количество теплоты газ отдал при расширении, если при этом он совершил работу A = 2493 Дж?

С3-30. Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре T₁ = 600 К и давлении p₁ = 4•10 5 Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его давление при расширении обратно пропорционально квадрату объёма. Конечное давление газа p₂ = 10 5 Па. Какое количество теплоты газ отдал при расширении, если при этом он совершил работу A = 2493 Дж?

С3-31. Один моль одноатомного идеального газа переводят из состояния 1 в состояние 2 таким образом, что в ходе процесса давление газа возрастает прямо пропорционально его объёму. В результате плотность газа уменьшается в α = 2 раза. Газ в ходе процесса получает количество теплоты Q = 20 кДж. Какова температура газа в состоянии 1?

С3-32. Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре T₁ = 600 К и давлении p₁ =4•10 5 Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его давление при расширении обратно пропорционально квадрату объёма. Конечное давление газа р₂ = 10 5 Па. Какую работу совершил газ при расширении, если он отдал холодильнику количество теплоты Q = 1247 Дж?

С3-33. В сосуде объёмом V = 0,02 м 3 с жёсткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью s, заткнутое пробкой. Максимальная сила трения покоя F пробки о края отверстия равна 100 Н. Пробка выскакивает, если газу передать количество теплоты не менее 15 кДж. Определите значение s, полагая газ идеальным.

С3-34. Над одноатомным идеальным газом проводится циклический процесс, показанный на рисунке. На участке 1–2 газ совершает работу А₁₂ = 1000 Дж. На адиабате 3–1 внешние силы сжимают газ, совершая работу |A₃₁| = 370 Дж. Количество вещества газа в ходе процесса не меняется. Найдите количество теплоты |Q_хол|, отданное газом за цикл холодильнику.

В цилиндре под поршнем находится воздух при давлении 0,2 МПа

В цилиндре под поршнем находится воздух при давлении 0,2 МПа и температуре 27° C. Какой массы груз нужно положить на поршень после нагревания воздуха в цилиндре до 50° C, чтобы объем воздуха был равен первоначальному? Площадь поршня 30 см 2 .

Задача №4.3.31 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

$p_0=0,2$ МПа, $t_0=27^\circ$ C, $t_1=50^\circ$ C, $S=30$ см 2 , $V_1=V_0$, $m-?$

Решение задачи:

Решающему может показаться, что раз конечный объем равен первоначальному, что имеет место изохорный процесс. Это предположение не верно, поскольку в данном случае объем меняется, и лишь начальное и конечное его значения равны между собой.

На самом деле все намного интереснее, и все действие описывается двумя процессами.

Когда газ начнут нагревать, то этот процесс нагрева является изобарным ($p=const$), т.к. вес поршня $P$ и давление $p_<атм>S$, оказываемое атмосферой, не меняются.

Далее, когда на поршень поставят груз некоторой массы $m$, то объем воздуха уменьшится до первоначального. Давайте подумаем, какой это процесс. Он точно не изохорный, поскольку газ сжимается, и не изобарный, так как давление газа будет увеличиваться, пока поршень с грузом не остановится. Но может ли этот процесс быть изотермическим? Давайте обратимся к первому началу термодинамики:

Поршень будет совершать работу над газом, поэтому перепишем выражение в следующем виде (так как $A=-A_<над>$):

Нам известно, что теплоту к газу в этом процессе не подводят, т.е. $Q=0$.

Получается, что внутренняя энергия газа меняется за счет совершения поршнем работы над ним, а значит меняется и температура!

Видимо автор предполагал, что второй процесс будет идти медленно, что температура не будет меняться. Или просто в условии забыли указать об этом явно (кстати, температуру можно держать постоянной, если лишнее тепло отводить). Если решать задачу, исходя из этого предположения ($T=const$), тогда мы сможем получить численный ответ, совпадающий с ответом в сборнике.

Процессы, происходящие с газом, и силы, действующие на поршень, можно увидеть на приведенном рисунке.

Запишем силы, действующие на поршень, в самом начале и самом конце:

Вычтем из выражения (2) выражение (1) и выразим массу $m$:

Запишем объединенный газовый закон (уравнение Клапейрона) для самого начала и самого конца:

Так как $V_1=V_0$, то:

Учитывая, что связь между шкалами температур выражается как $T=t+273$, то:

Подставим полученное выражение в формулу для нахождения массы груза:

Подставим исходные данные в СИ, получим численный ответ:

Ответ: 4,6 кг.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

В цилиндре под поршнем находится воздух массой 29 кг?

В цилиндре под поршнем находится воздух массой 29 кг.

Какую работу совершит воздух при изобарном расширении, если тмепература его увеличилась на 100 К?

(массу поршня не учитывать).

По формуле работы$A=p*зV$, где р - оказываемое давление (Па), ΔV - изменение объёма (м³).

Правую часть выражения : p * ΔV - расписываем по уравнению Менделеева - Клайперона т.

Е. $p*V=\frac*R*зT$, где р - оказывающее давление (Па), V - объём (м³), m - масса вещества (кг), M - малярная масса вещества (кг / моль), T - абсолютная температура (К).

Тогда формула работы примит вид : $A=\frac*R*зT$.

Малярная масса воздуха М (воздуха) = 1, 29 кг / м³.

ППодставляем численные данные и вычисляем : $A=\frac<29><1,29>*8,31*100=186,975\approx187$ Джоуль.

1. Какую работу совершил воздух массой 290 г при его изобарном нагревании на 20 К?

В вертикальном цилиндре под тяжёлым поршнем находится воздух при температуре 250 К и давлении 1 Мпа, определить площадь сечения поршня, если его масса 100 грамм, а объём сжатого воздуха 0, 5 литра?

В вертикальном цилиндре под тяжёлым поршнем находится воздух при температуре 250 К и давлении 1 Мпа, определить площадь сечения поршня, если его масса 100 грамм, а объём сжатого воздуха 0, 5 литра.

Помогите пожалуйста?

Газ находится под поршнем при 0 градусов цельсия и давлении 0, 2 МПа.

Какую работу совершит 1 л газа при изобарном расширении, если температура газа увеличится на 20 градусов цельсия?

Воздух при 0°C и давлении 184 кПа занимает в цилиндре под поршнем объем 0?

Воздух при 0°C и давлении 184 кПа занимает в цилиндре под поршнем объем 0.

Какова работа, совершенная в процессе изобарного расширения воздуха при нагревании его на 30°K?

Воздух под поршнем насоса сжали изменилась ли масса воздуха?

Воздух при 0 градусов по цельсию и давлении 184кПа занимает в цилиндре под поршнем объем 0, 2 м ^ 3?

Воздух при 0 градусов по цельсию и давлении 184кПа занимает в цилиндре под поршнем объем 0, 2 м ^ 3.

Какова работа, совершенная в процессе изобарного расширения воздуха принагревании его на 30 Кельвинов?

В цилиндре под поршнем площадью S = 1, 0 дм ^ 2 находится воздух в количестве 1 моль?

В цилиндре под поршнем площадью S = 1, 0 дм ^ 2 находится воздух в количестве 1 моль.

К поршню через блок подвешен груз массой m = 55 кг.

Цилиндр охлаждают на ΔT = 100 K.

Атмосферное давление нормальное.

Если масса поршня M = 5 кг, то груз поднимется на высоту .

В цилиндре под поршнем находится воздух?

В цилиндре под поршнем находится воздух.

Поршень медленно опускается вниз как при этом изменится 1 масса воздуха 2 объём воздуха 3 плотность воздуха 4 количество молекул?

ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА СРОЧНО!

. В результате перемещения поршня объем воздуха в цилиндре увеличился в 2 раза?

. В результате перемещения поршня объем воздуха в цилиндре увеличился в 2 раза.

Как при этом изменилась плотность воздуха?

В цилиндре под невесомым поршнем при температуре 20 градусов Цельсия находится 2 кг воздуха?

В цилиндре под невесомым поршнем при температуре 20 градусов Цельсия находится 2 кг воздуха.

Какая работа будет совершена при нагревании воздуха до 120 градусов Цельсия.

Молярная масса воздуха 29 г / моль.

Если вам необходимо получить ответ на вопрос В цилиндре под поршнем находится воздух массой 29 кг?, относящийся к уровню подготовки учащихся 10 - 11 классов, вы открыли нужную страницу. В категории Физика вы также найдете ответы на похожие вопросы по интересующей теме, с помощью автоматического «умного» поиска. Если после ознакомления со всеми вариантами ответа у вас остались сомнения, или полученная информация не полностью освещает тематику, создайте свой вопрос с помощью кнопки, которая находится вверху страницы, или обсудите вопрос с посетителями этой страницы.

Дано : Q = 22Мдж = 22000000Дж m = 0, 5кг Найти : q - ? Решение : Q = qm q = Q : m q = 22000000 : 0, 5 = 44000000Дж = 44МДж Ответ : 44МДж - Природный газ.

1. Плотность - скалярная физическая величина, равная для однородного вещества отношению массы тела к его объему. Это значит, что один кубический метр осмия имеет массу 22600 кг. 2. Плотность цинка меньше плотности серебра( 10500&gt ; 7100), плотнос..

Дано : m1 = 2кгm2 = 6кгих скорости 2м / с каждоеРешение : движутся на встречу. Первое тело (массой 2кг) движется слева. Второе с праватак как в условии они неупригие значит удар был неупругим и они движутся вместе (то есть m1 + m2) в одну стронону ..

1. 0, 5м / с2 * 20с = 10м / с 10м / с + 10м / с = 20м / с.

Строение это объем жидкости а свойства это то что внутри его.

(10м / с + 15м / с) / 2 ( на два потому что скорости даны две) (10 + 15) / 2 = 25 / 2 = 12, 5 Ответ : ср скорость равна 12, 5 м / с.

В цилиндре под поршнем находится 1 кг воздуха какая работа будет совершена газом при изобарном

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?

§ 3.12. Примеры решения задач

Как измерить медицинским термометром температуру тела человека, если температура окружающего воздуха +42 °С?

Решение. Можно предварительно охладить термометр в холодильнике. Если холодильника нет, то нужно подержать термометр 5—8 мин под мышкой, извлечь его и сразу же стряхнуть. Термометр покажет температуру тела, так как ртуть в термометре сожмется при контакте с телом до объема, соответствующего температуре тела.

Газ в цилиндрическом сосуде разделен на две равные части подвижным поршнем, имеющим массу m и площадь сечения S. При горизонтальном положении цилиндра давление газа в каждой половине сосуда равно р. Определите давление р₁ газа над поршнем при вертикальном положении цилиндра. Температуру газа считать постоянной.

Решение. При горизонтальном положении цилиндра объем каждой его части обозначим через V (эти объемы равны). При вертикальном положении цилиндра объем верхней части станет равным V + ΔV, а нижней V - ΔV. Давление в нижней части цилиндра станет равным . Согласно закону Бойля— Мариотта

Исключив из этих равенств , получим квадратное уравнение для p₁:

Второй корень квадратного уравнения отрицателен и потому лишен физического смысла.

Поршневой насос при каждом качании захватывает воздух объемом V₀. При откачке этим насосом воздуха из сосуда объемом V насос совершил п качаний. Затем другой насос с тем же рабочим объемом V₀ начал нагнетать воздух из атмосферы в тот же сосуд, совершив также п качаний. Какое давление установится в сосуде? Температуру воздуха во время работы насоса считать постоянной.

Решение. Согласно закону Бойля—Мариотта при откачке воздуха из сосуда после первого качания давление в сосуде станет равным , где p₀— атмосферное давление.

После второго качания будет выполняться равенство p₁V = p₂(V + V₀) и, следовательно, и т.д. После n качаний в сосуде установится давление

При нагнетании воздуха в сосуд после n качаний давление станет равным

При любом n р > р₀, так как во время нагнетания воздуха при каждом качании насос захватывает воздух, имеющий атмосферное давление р₀, а при откачке при каждом качании удаляется воздух при давлении, меньшем р₀.

В запаянной с обоих концов цилиндрической трубке находится воздух при нормальных условиях. Трубка разделена подвижным поршнем на две части, объемы которых V₁ и V₂ относятся как 1 : 2. До какой температуры t₁ следует нагреть воздух в меньшей части трубки и до какой t₂ охладить в большей, чтобы поршень делил трубку на две равные части, если нагревание и охлаждение в обеих частях трубки производятся при условии = const?

Решение. Условие = const означает, что процессы нагревания и охлаждения происходят изобарно. При отношении начальных объемов эти объемы составляют и , где V₀ — объем всей трубки. Конечные объемы обеих частей одинаковы и равны .

Согласно закону Гей-Люссака для воздуха в меньшей части трубки выполняется соотношение

а для воздуха в большей части

где Т₀ = 273 К — температура, соответствующая начальным условиям. Отсюда

В цилиндре под поршнем находится воздух при давлении p₁ = 2 • 10 5 Па и температуре t₁ = 27 °С. Определите массу m груза, который нужно положить на поршень после нагревания воздуха до температуры t₂ = 50 °С, чтобы объем воздуха в цилиндре стал равен первоначальному. Площадь поршня S = 30 см 2 .

Решение. Так как в процессе нагревания объем воздуха в цилиндре не изменяется, то согласно закону Шарля имеем

Подставляя в (3.12.1) выражение для р₂, получим

Найдите среднюю (эффективную) молярную массу сухого атмосферного воздуха, предполагая известный процентный состав воздуха по массе: азот — n₁ = 75,52%, кислород — n₂ = 23,15%, аргон — n₃ = 1,28% и углекислый газ — n₄ = 0,05%.

Решение. Для каждого газа можно записать уравнение состояния:

Здесь M₁, M₂, M₃ и M₄ — молярные массы соответственно азота, кислорода, аргона и углекислого газа.

Складывая правые и левые части этих уравнений, получим

Для смеси газов выполняется соотношение

где m = m₁ + m₂ + m₃ + m₄ — масса воздуха с объемом V, а М — искомая эффективная молярная масса. Согласно закону Дальтона

Сравнивая уравнения состояния (3.12.2) и (3.12.3), получим

Разделив числитель и знаменатель на m и умножив на 100%, получим выражение для М через процентный состав воздуха по массе

Закрытый с обоих концов цилиндр наполнен газом при давлении p = 100 кПа и температуре t = 30 °С и разделен подвижным теплонепроницаемым поршнем на две равные части длиной L по 50 см. На какую величину ΔT нужно повысить температуру газа в одной половине цилиндра, чтобы поршень сместился на расстояние l = 20 см, если во второй половине цилиндра температура не изменяется? Определите давление газа после смещения поршня.

Решение. Для газа в части цилиндра с постоянной температурой применим закон Бойля—Мариотта:

где S — площадь основания цилиндра. Для нагреваемой части цилиндра запишем уравнение Клапейрона:

В уравнениях (3.12.4) и (3.12.5) р₁ — давление газа после смещения поршня, одинаковое в обеих частях цилиндра вследствие равновесия поршня, а Т + ΔT в уравнении (3.12.5) — температура газа в нагретой части цилиндра.

Разделив почленно уравнение (3.12.4) на уравнение (3.12.5), получим

Из уравнения (3.12.4) находим p₁:

Сосуд объемом V = 100 л разделен пополам полупроницаемой перегородкой. В начальный момент времени в одной половине сосуда находился водород, масса которого m₁ = 2 г, а во второй — 1 моль азота. Определите давления, установившиеся по обе стороны перегородки, если она может пропускать только водород. Температура в обеих половинах одинакова и постоянна: t = 127 °С.

Решение. Так как водород свободно проходит через перегородку, то он распространяется по всему сосуду. Запишем уравнение Менделеева—Клапейрона для водорода после установления состояния равновесия:

где М₁ = 2 • 10 -3 кг/моль — молярная масса водорода.

В той части сосуда, в которой вначале был только водород, он и в дальнейшем останется в чистом виде, так что давление в этой части сосуда станет равным

Для азота уравнение Менделеева—Клапейрона имеет вид

где р₂ — давление азота.

Так как в этой половине находятся водород и азот, то полное давление р согласно закону Дальтона складывается из парциальных давлений р₁ и р₂, т. е.

Гелий массой 20 г, заключенный в теплоизолированном цилиндре под поршнем, медленно переводится из состояния 1 с объемом V₁ = 32 л и давлением р₁ = 4,1 атм в состояние 2 с объемом V₂ = 9 л и давлением р₂ = 15,5 атм. Какой наибольшей температуры достигнет газ при этом процессе, если на графике зависимости давления газа от объема процесс изображается прямой линией (рис. 3.18)?

Решение. Как следует из рисунка 3.18, давление и объем газа связаны линейной зависимостью: р = aV + b, где а и b — постоянные коэффициенты. Из условий задачи получаем систему уравнений

Решив эту систему относительно а и b, найдем

Подставив в уравнение Менделеева—Клапейрона вместо р выражение aV + b, получим

График зависимости Т от V представляет собой параболу (рис. 3.19).

Кривая достигает максимума при V_max = = 20 л, когда корни квадратного уравнения (3.12.6) совпадают. При этом

На рисунке 3.20 изображен график изменения состояния идеального газа в координатах р, V. Начертите графики этого процесса в координатах V, Т и р, Т.

Решение. Из рисунка 3.20 следует, что давление газа р и его объем V находятся в прямой пропорциональной зависимости

где k — постоянный коэффициент. Подставив значение давления (3.12.7) в уравнение Менделеева— Клапейрона, получим

Уравнение (3.12.8) — это уравнение параболы, ось симметрии которой совпадает с осью Т. Следовательно, в координатах V, Т искомый график имеет вид, показанный на рисунке 3.21, а. Аналогично получим график этого процесса в координатах p, T (рис. 3.21, б).

Вы надули щеки. При этом и давление, и объем воздуха во рту увеличиваются. Как это согласуется с законом Бойля— Мариотта?
Чтобы измерить температуру человеческого тела, приходится держать термометр под мышкой в течение 5—8 мин. В то же время стряхнуть его можно практически сразу после измерения температуры. Почему?
Узкая вертикальная трубка длиной L, закрытая с одного конца, содержит воздух, отделенный от наружного воздуха столбиком ртути длиной h. Плотность ртути равна ρ. Трубка расположена открытым концом вверх. Какова была длина l столбика воздуха в трубке, если при перевертывании трубки открытым концом вниз из трубки вылилась половина ртути? Атмосферное давление равно р₀.
В ртутный барометр попал пузырек воздуха, вследствие чего барометр показывает давление меньше истинного. При давлении р₁ = 768 мм рт. ст. уровень ртути расположен на высоте h₁ = 748 мм, причем длина пустой части трубки l = 80 мм. Каково атмосферное давление р₂, если ртуть стоит на высоте h₂ = 734 мм? Плотность ртути ρ = 1,36 • 10 4 кг/м 3 .
Площадь сечения цилиндра автомобильного насоса S = 10 см 2 . Определите длину l цилиндра, если известно, что для накачки шины объемом V = 0,02 м 3 от давления р₀ = 1 • 10 5 Па до давления р = 3 • 10 5 Па требуется совершить n = 100 качаний. Утечкой и нагреванием воздуха пренебречь.
В цилиндре под поршнем находится воздух. Поршень имеет форму, показанную на рисунке 3.22. Масса поршня m = 6 кг, площадь сечения цилиндра S = 20 см 2 . Атмосферное давление р₀ = 10 5 Па. Найдите массу m₁ груза, который надо положить на поршень, чтобы объем V₁ воздуха в цилиндре уменьшился в 2 раза. Трение не учитывать. Температура постоянна.

Читайте также: