1 моль одноатомного газа в цилиндре под поршнем нагревается при постоянном давлении от 1
Обновлено: 25.04.2024
1. После включения отопления воздух в комнате нагревается от температуры Т0 до температуры Т.
Во сколько раз изменяется внутренняя энергия воздуха, содержащегося в комнате?
2. Объем некоторой массы газа увеличивается вдвое. В каком случае газ совершит большую работу
– при изобарном расширении или при изотермическом?
3. Газ находится в вертикальном цилиндре, герметично закрытом сверху поршнем. Цилиндр
помещают в термостат с высокой температурой. Одинаковое ли количество теплоты получает газ, если:
1) поршень закреплен; 2) поршень легко перемещается?
4. Один моль идеального одноатомного газа совершает последовательно три
процесса, показанные на рисунке. Для каждого из процессов найти значение средней
молярной теплоемкости и определить, в каком из процессов средняя теплоемкость
максимальна.
5. Докажите, что молярные теплоемкости идеального газа при постоянном давлении Ср и при
постоянном объеме СV связаны соотношением Ср – СV = R, где R – универсальная газовая постоянная.
p V ⎡⎣С −С = R⎤⎦
6. Для нагревания т = 2,0 кг неизвестного газа на ΔT = 5,0 К при постоянном давлении требуется
количество теплоты Qp = 9,1 кДж, а для нагревания при постоянном объеме требуется QV = 6,5 кДж.
Какой это может быть газ?
7. На рисунке изображены два замкнутых процесса, происходящих с идеальным газом:
1–2–3–1 и 3–2–4–3. В каком из них газ совершает большую работу?
8. Газ под поршнем сжимают, помещая на поршень груз. Сравните конечную температуру и
необходимую для сжатия работу в двух случаях: а) на поршень одну за другой медленно ставят
небольшие гири; б) на поршень сразу ставят одну гирю большой массы. Конечный объем газа в обоих
случаях одинаков. Сосуд с газом не теплоизолирован.
9. Кислород нагревают при постоянном давлении от температуры t1 = 0°С. Какое количество
теплоты Q необходимо сообщить газу, чтобы его объем удвоился? Количество вещества ν = 1 моль.
10. Определите работу А, совершенную одним молем идеального газа за цикл (см.
рисунок). Известны температуры газа Т1 и Т3 в состояниях 1 и 3. Точки 2 и 4 лежат на
одной изотерме.
11. Газ находится в вертикальном цилиндре с площадью дна S = 10 см2. Цилиндр закрыт
перемещающимся без трения поршнем массой m = 9,8 кг. Начальный объем газа V0 = 5,0 л, температура
t0 = 0°С. Давление наружного воздуха рA = 100 кПа. Какое количество теплоты Q необходимо затратить
для нагревания газа при этих условиях на ΔT = 10 К? Известно, что повышение температуры газа на ту
же величину при закрепленном поршне потребовало бы количества теплоты Q1 = 90 Дж.
12. В длинной, расположенной горизонтально теплоизолированной трубе между двумя
одинаковыми поршнями (масса каждого равна т) находится v = 1 моль одноатомного газа при
температуре T0. В начальный момент поршни сближаются, причем скорости поршней направлены в
одну сторону и равны 3V и V. До какой максимальной температуры Т нагреется газ? Массой газа по
сравнению с массой поршней можно пренебречь. Поршни тепло не проводят. Трение пренебрежимо
мало. Атмосферное давление не учитывать.
13. Какое количество теплоты получает одноатомный газ при нагревании в ходе
процесса, изображенного на рисунке? Получает или отдает тепло газ при охлаждении?
Чему равно это количество теплоты?
14. При адиабатическом расширении азота массой т = 1 кг газом совершена работа А = 300 Дж.
Найти изменение его внутренней энергии и температуры, если известно, что удельная теплоемкость
азота при постоянном объеме с = 475 Дж/(кг·К).
15. В цилиндре под тяжелым поршнем находится углекислый газ массой т = 20 г. Газ нагревают от
температуры 11 = 20°С до температуры t2 = 108°С. Какую работу при этом совершает газ? Какое
количество теплоты сообщили газу? Молярная теплоемкость углекислого газа при постоянном объеме
16. Состояние ν молей идеального газа изменялось сначала по изохоре 1–2, затем по
изобаре 2–3. Отношение давлений в состояниях 1 и 2 задано: р2/p1 = k . Известно, что в
состоянии 3 температура газа равна Т. Определить работу, совершенную газом в
процессе 1–2–3. На графике 0–1–3 – прямая.
k 1 A RTk
ν
⎡ − ⎤ ⎢ = ⎥ ⎣ ⎦
17. В теплоизолированном закрытом сосуде находится один моль одноатомного идеального газа при
температуре Т0 = 300 К и кусочек железа массой m = 0,2 кг, нагретый до температуры Т1 = 500 К.
Давление газа р0 = 105 Па. Каким станет давление газа, когда установится тепловое равновесие?
18. В теплоизолированном цилиндре под теплонепроницаемым поршнем находится одноатомный
идеальный газ с начальным давлением р0 = 105 Па, объемом V0 = 3 дм3 и температурой T0 = 300 К. При
сжатии газа над ним совершили работу А = 90 Дж. Найдите температуру газа после сжатия.
19. Состояние ν молей идеального газа изменялось вначале по изобаре 1–2, затем по
изохоре 2–3. При этом газом совершена работа А. Отношение давлений в состояниях 2 и 3
задано: р2/p1 = k. Известно, что температура в состоянии 3 равна температуре в состоянии
1. Определить эту температуру.
20. Одноатомный идеальный газ в количестве 1 моля находится в закрытом сосуде при температуре
27°С. Какое количество теплоты надо сообщить газу, чтобы его давление повысилось в 3 раза.
21. Некоторый газ расширяется от объема V1 = 1 л до объема V2 = 11 л. Давление при этом меняется
по закону р = а·V . где а = 4–10 Па/м3 . Найти работу А совершенную газом.
22. Считая известной молярную теплоемкость газа при постоянном объеме сV, вывести формулы для
величины молярной теплоемкости идеального газа для процессов, описываемых законами:
a) V = aT2;
b) p = aV.
В этих формулах p, V, Т– давление, объем и температура (по абсолютной шкале) газа соответственно; а
– некоторая изначально заданная константа.
23. В результате политропического процесса сжатия идеального газа его объем уменьшился в k раз, а
работа, совершенная над газом, A = 2ΔU, где ΔU – приращение его внутренней энергии. Найти
приращение энтропии газа в этом процессе.
24. Один моль идеального одноатомного газа участвует в термодинамическом процессе, для
которого его теплоемкость меняется по закону
, где T0 = 300К. При какой температуре объем
газа будет максимальным?
25. Идеальный газ с показателем адиабаты γ совершает процесс по закону p = p0–aV, где p0 и а –
положительные постоянные, V – объем. При каком значении объема энтропия газа окажется
максимальной?
26. Один моль идеального одноатомного газа участвует в термодинамическом процессе, для
которого его теплоемкость меняется по закону
, где T0 = 300К. При какой температуре
давление газа будет максимальным?
27. Идеальный газ переводят из состояния p1, V1 в состояние р2, V2 двумя разными способами. В
первый раз переход совершается сначала по изобаре, а затем по изохоре, а во второй – сначала по
изохоре, а затем по изобаре. Найти разность количеств теплоты ΔQ , выделившихся при этих переходах.
При расчетах положить p1 = 8·105 Па, V1 = 4 м3, р2 = 4·105 Па, V2 = 2 м3.
28. Одноатомный идеальный газ переводится из состояния р1 = 130 кПа, V1 = 1 л в состояние
р2 = 10 кПа, V2 = 2 л по прямой, соединяющей точки (р1, V1) и (р2, V2) на рV– диаграмме. Затем газ
переводится в состояние р3 = 20 кПа, V3 = 3 л по прямой, соединяющей точки (р2, V2) и (р3, V3). Какое
количество тепла ΔQ сообщено газу?
29. В вертикально расположенном цилиндрическом сосуде с площадью сечения S = 20 см2 под
подвижным поршнем массой М = 4 кг содержится идеальный одноатомный газ. Расстояние между
поршнем и дном сосуда h = 1 м. Газу сообщили количество тепла ΔQ = 126 Дж. Во сколько раз α
изменится среднеквадратичная скорость молекул газа? Атмосферное давление р0 = 100 кПа, ускорение
свободного падения принять g = 10 м/с2.
30. Один моль идеального газа совершает процесс, при котором энтропия газа изменяется с
температурой Т по закону S = aT + CVlnT, где а – положительная постоянная, CV – молярная
теплоемкость данного газа при постоянном объеме. Найти, как зависит температура газа от его объема в
этом процессе, если Т = Т0 при V = V0.
Физический факультет Кемеровского госуниверситета проводит консультации по решению ЕГЭ для школьников Кемеровской области. Цель: распространение физических знаний, знакомство с факультетом.
Физфак КемГУ
Задачи о тепловых явлениях
Задачи, как обычно, в основном взяты из Открытого банка заданий ЕГЭ, некоторые скомбинированы, чтобы они перестали быть элементарными.
Задача №1
На рисунке представлен график зависимости абсолютной температуры T воды массой m от времени t при осуществлении теплоотвода с постоянной мощностью P . В момент времени t = 0 вода находилась в газообразном состоянии. Определите удельные теплоемкости пара, воды и льда; удельную теплоту плавления и парообразования.
Задача №2
Для определения удельной теплоты плавления в сосуд с водой массой 300 г и температурой 20 ° С стали бросать кусочки тающего льда при непрерывном помешивании. К моменту времени, когда лед перестал таять, масса воды увеличилась на 84 г. Определите по данным опыта удельную теплоту плавления льда. Ответ выразите в кДж/кг.
Температура в сосуде, когда лед перестал таять 0 град. Цельсия. При этом (по закону сохранения энергии) количество теплоты, поглощенного льдом при таянии равно количеству теплоты, отданному водой при остывании с 20 до 0 градусов.
При одинаковой температуре 100 ° С давление насыщенных паров воды равно 10 5 Па, аммиака – 59 × 10 5 Па и ртути – 37 Па. Сравните температуры кипения этих веществ в открытом сосуде. Ответ обоснуйте.
Известно, что жидкость кипит, когда давление насыщенных паров равно атмосферному (10 5 Па). Давление насыщенных паров прямо пропорционально температуре. Следовательно, температуры кипения T воды=100 ° С , T аммиака °
На VТ-диаграмме показан процесс изменения состояния идеального одноатомного газа. Газ отдает 50 кДж теплоты. Найти работу внешних сил, ответ обосновать.
По первому закону термодинамики: количество теплоты, переданное газу (Q>0) идет на совершение им работы и изменение внутренней энергии Q = A + ΔU . Для изотермического процесса ΔU =0, Q = A. Газ отдает тепло, поэтому Q =-50 кДж. Работа внешних сил A ’= - A =- Q = 50 кДж . Работа внешних сил положительна, они сжимали газ.
Идеальный газ сначала нагревался при постоянном давлении, потом его давление увеличивалось при постоянном объеме, затем при постоянной температуре давление газа уменьшилось до первоначального значения. Нарисуйте график этого процесса в координатах p - V , p - T , V - T .
Массу идеального газа, находящегося в сосуде постоянного объёма, изменяют. На диаграмме (см. рис.) показан процесс изменения состояния газа. В какой из точек диаграммы масса газа наибольшая?
Из уравнения К-М при постоянном объеме P = mT ∙ const Следовательно, если провести прямые из начала координат, то угол наклона прямой пропорционален массе. Сравним массы, сравнивая давления при одинаковой температуре, например, при ТА. Оба метода дают наибольшую массу в т.А
Один моль идеального одноатомного газа сначала нагрели, а затем охладили до первоначальной температуры 300 К, уменьшив давление в 3 раза (см. рисунок). Какое количество теплоты сообщено газу на участке 1 ‑ 2?
В цилиндре под поршнем находится постоянная масса разреженного газа. Давление газа постоянно и равно 1,5·10 5 Па. На рисунке показаны результаты измерения объема газа с повышением температуры. Погрешность измерения температуры ΔT = ± 10 К, объема ΔV = ± 0,5 л. Чему примерно равно число молей газа под поршнем?
Изобарический процесс в координатах V - T является прямой, выходящей из начала координат. Все полученные экспериментально точки должны располагаться на такой прямой, однако из-за погрешностей измерений это не так. Проведем прямую около экспериментальных точек наилучшим образом, не выходя за квадратики, отражающие точность. Тогда наклон прямой (тангенс угла наклона), равный V / T , можно определить, взяв на ней две удобные точки (отмечены красным).
Задача №9
Оболочку воздушного шара делают из материала, квадратный метр которого имеет массу 0,5 кг. Воздушный шар радиусом 8,5 м имеет внизу отверстие, через которое воздух в шаре нагревается горелкой. До какой минимальной температуры нужно нагреть воздух в шаре, чтобы шар взлетел вместе с грузом (корзиной и воздухоплавателем) массой 200 кг? Температура окружающего воздуха 7 ° С, его плотность 1,2 кг/м 3 . Оболочку шара считать нерастяжимой. (Площадь сферы S = 4π r 2 , объем шара V = 4/3π r 3 .)
Шар взлетит, если сила Архимеда, равная весу вытесненного холодного воздуха, будет больше либо равна сумме сил тяжести, действующих на воздух в шаре, оболочку шара и корзину с грузом.
Плотность нагретого воздуха в шаре можно найти из уравнения К-М, разделив обе части уравнения на V и учитывая, что давление холодного и нагретого воздуха одинаково.
В следующих формулах индексами хв и гв помечены характеристики холодного и горячего воздуха, гр – масса корзины с грузом, о –масса оболочки шара.
Вертикально расположенный 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.
Из уравнения К-М (температуры и массы газа в обеих половинах одинаковы) следует, что произведение давления на объем равны.
1. мерой каких свойств тела является его масса? 2. почему нагруженную тележку труднее разогнать или остановить, чем ненагруженную.
Сравнить понятия "идеальный газ" и "реальный газ". всегда ли можно применять уравнения, полученные для идеального газа, к процессам, происходящим с реальным газом.
Расположите в порядке убывания следующие величины: 0,25 м ; 20 см ; 500 мм; 600 мкм; 0,0004 км расположите в порядке убывания следующие велеичны: 0,02 м² ; 5000 мм² ; 400 с.
Тело брошено вертикально вверх со скоростью 40м/с. какова скорость тела через 2 и 5 секунд? какой путь проходит тело и к чему равно его перемещение за 5 сек.
После того, как конденсатору в колебательном контуре сообщили заряд q=5мкл, в контуре происходят затухающие электромагнитные колебания. емкость конденсатора 0,05 мкф. какое количес.
Пуля выпущенная из винтовки долетела до цели, находящейся на расстоянии 1 км, за 2,5 секунды. найти скорость пули.
Массой 80 кг лезет вверх по лестнеце, какую работу он совершит, подняв себя на высоту 6м? какая мощность развивается при этом? .
Трансформатор с коэффициентом трансформации 10 понижает напряжение с 10 кв до 800 в. при этом во вторичной обмотке постоянный ток 2 а. определить сопротивление вторичной обмотки.
Вопрос по физике:
Один моль идеального газа
Трудности с пониманием предмета? Готовишься к экзаменам, ОГЭ или ЕГЭ?
Воспользуйся формой подбора репетитора и занимайся онлайн. Пробный урок - бесплатно!
- 18.03.2016 22:39
- Физика
- remove_red_eye 3184
- thumb_up 49
Ответы и объяснения 1
Используя соотношение PV/T=R для идеального газа, приведем график к осям PV, в которых будем искать работу газа как площадь прямоугольника
A=(P4-P1)*(V2-V1)
P2*V2/T2=P1*V1/T1
P2=P1
V2=T2*V1/T1
V2-V1=(T2/T1-1)*V1
Из P1V1/T1=R Находим
V1=T1*R/P1
подставим в А:
A = (P4-P1)*(T2/T1-1)*T1*R/P1
Упростив выражение, получим:
A = (P4-P1)(T2-T1)R/P1
Знаете ответ? Поделитесь им!
Как написать хороший ответ?
Чтобы добавить хороший ответ необходимо:
- Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
- Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
- Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.
Этого делать не стоит:
Есть сомнения?
Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Физика.
Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи - смело задавайте вопросы!
Физика — область естествознания: естественная наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении.
Читайте также: