Расширение газа при нагревании в цилиндре с подвижным поршнем

Обновлено: 05.07.2024

При нагревании газ получает энергию, которая приводит к увеличению скорости движения молекул. Газ расширяется, его объем увеличивается, подвижный поршень поднимется. При расширении газа его температура несколько снизится, потому что он произвел работу - энергия уменьшится.

Масса воды в чайнике
m=pv m=1000(кг/м3) умн. на 0,003(м3)=3кг (0,003-это 3литра, 1000кг/m3- плотность воды)
Количество теплоты получится:
Q=mc(t2-t1)
Q=3(кг) умн. 4200 (Дж/кг умн на град Цельс) (100 град минус 20град)=1008000Дж- Энергия чайника))
А чтобы вычислить высоту на которую можно поднять слона вычисляется по формуле:
Е(энергия потенциальная)=m(масса слона) умножить на высоту и умножить на -g-
Е(энергия потенциальная)=Q- по условию задачи
значит, h=Q/mg
h=1008000Дж/4000кг (умн на) 10 Н/кг=25,2 метра

Если разность фаз составляет п значит колебания происходят в противофазе
рисуем косинусоиду при t=0 X1=A
вторую косинусоиду при t=0 X2=-A

Сопротивление = напряжение / силу тока = 6/0,25=24Ом

Для того чтобы вычислить давление газа в сосуде надо найти . а)Давление столба жидкости б)сумму атмосферного давления, и давл

Можно ли считать материальной точкой земной шар ? и в каких случаях тело можно рассматривать как материальную точку ?

Протон в однородном магнитном поле, модуль индукции которого B=20 мТл, движется по дуге окружности радиусом R=5,0 см. После выле

Согласно уравнению (10.4) в любом состоянии газа с неизменным давлением отношение объёма газа к его температуре остаётся постоянным:

Этот закон был установлен экспериментально в 1802 г. французским учёным Ж. Гей-Люссаком (1778—1850) и носит название закона Гей-Люссака.

Согласно уравнению (10.7) объём газа при постоянном давлении пропорционален температуре:

Разным давлениям соответствуют разные изобары (рис. 10.2). Проведём на рисунке произвольную изотерму. С ростом давления объём газа при постоянной температуре согласно закону Бойля— Мариотта уменьшается. Поэтому изобара, соответствующая более высокому давлению р₂, лежит ниже изобары, соответствующей более низкому давлению p₁.

В области низких температур все изобары идеального газа сходятся в точке Т = 0. Но это не означает, что объём реального газа обращается в нуль. Все газы при сильном охлаждении превращаются в жидкости, а к жидкостям уравнение состояния (10.4) неприменимо. Именно поэтому, начиная с некоторого значения температуры, зависимость объёма от температуры проводится на графике штриховой линией. В действительности таких значений температуры и давления у вещества в газообразном состоянии быть не может.

Изобарным можно считать расширение газа при нагревании его в цилиндре с подвижным поршнем, если внешнее давление постоянно. Давление в цилиндре постоянно и равно сумме атмосферного давления и давления m_пg/S поршня.

Из уравнения состояния (10.4) вытекает, что в любом состоянии газа с неизменным объёмом отношение давления газа к его температуре остаётся постоянным:

Этот газовый закон был установлен в 1787 г. французским физиком Ж. Шарлем (1746—1823) и носит название закона Шарля.

Согласно уравнению (10.9) давление газа при постоянном объёме пропорционально температуре:

Разным объёмам соответствуют разные изохоры. Также проведём на рисунке произвольную изотерму (рис. 10.3). С ростом объёма газа при постоянной температуре давление его, согласно закону Бойля— Мариотта, падает. Поэтому изохора, соответствующая большему объёму V₂, лежит ниже изохоры, соответствующей меньшему объёму V₁.

В соответствии с уравнением (10.10) все изохоры идеального газа начинаются в точке Т = 0. Значит, давление идеального газа при абсолютном нуле равно нулю.

Увеличение давления газа в любом сосуде или в электрической лампочке при нагревании можно считать изохорным процессом. Изохорный процесс используется в газовых термометрах постоянного объёма.

Можно ли утверждать, что изохорный процесс равновесный?

В заключение составим опорную схему (рис. 10.4) и покажем логические переходы, связывающие различные законы и уравнения.

1. Вы надули щёки. При этом и объём, и давление воздуха у вас во рту увеличиваются. Как это согласовать с законом Бойля—Мариотта?

2. Как можно осуществить изотермический, изобарный и изохорный процессы? Какое состояние системы (газа) считается равновесным?

Нагревание газа в цилиндре с подвижным поршнем

В цилиндр с подвижным поршнем накачали ν = 2 моля идеального одноатомного газа при температуре t₁ = 50 °C. Накачивание вели так, что давление газа было постоянным. Затем накачку прекратили и дали газу в цилиндре расшириться без теплообмена с окружающей средой до давления p = 1 атм. При этом газ остыл до температуры t₂ = 20 °C. Какую суммарную работу совершил газ в этих двух процессах? В исходном состоянии цилиндр был пуст и поршень касался дна.

1. В первой части процесса газ совершает работу при некотором постоянном давлении p₁, увеличивая свой объём от 0 до V₁ за счёт накачки газа в цилиндр. Работа газа при этом равна, с учётом уравнения Клапейрона — Менделеева,

2. На второй стадии процесса газ адиабатически охлаждается, совершая согласно первому началу термодинамики работу за счёт убыли своей внутренней энергии:

3. Внутренняя энергия идеального одноатомного газа равна поэтому

4. Полная работа газа в процессе, таким образом, равна

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;

II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.).

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.

В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

Нагревание газа в цилиндре с подвижным поршнем

В цилиндр с подвижным поршнем накачали ν = 4 моля идеального одноатомного газа при температуре t₁ = 70 °C. Накачивание вели так, что давление газа было постоянным. Затем накачку прекратили и дали газу в цилиндре расшириться без теплообмена с окружающей средой до давления p = 1 атм. При этом газ остыл до температуры t₂ = 30 °C. Какую суммарную работу совершил газ в этих двух процессах? В исходном состоянии цилиндр был пуст и поршень касался дна.

3. Внутренняя энергия идеального одноатомного газа равна поэтому

4. Полная работа газа в процессе, таким образом, равна

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

Нагревание газа в цилиндре с подвижным поршнем

Тонкостенный цилиндр с воздухом закрыт снизу поршнем массой m = 1 кг, который может без трения перемещаться в цилиндре. Цилиндр плавает в вертикальном положении в воде при температуре T = 293 К (см. рис.). Когда цилиндр опустили при постоянной температуре на глубину h = 1 м (от поверхности воды до его верхней крышки), он потерял плавучесть. Какое количество воздуха было в цилиндре? Атмосферное давление равно p = 10 5 Па, масса цилиндра и воздуха в цилиндре гораздо меньше массы поршня.

Поскольку цилиндр лёгкий, а трения между ним и поршнем нет, то при плавании воздух в цилиндре находится под атмосферным давлением Обозначим объём воздуха в цилиндре при плавании через Тогда, согласно уравнению Клапейрона — Менделеева, где — искомое количество воздуха.

Неизвестный объём воздуха при атмосферном давлении можно найти из следующих соображений. Сила Архимеда, действующая на цилиндр с поршнем при его плавании и в момент потери плавучести, одна и та же и равна весу поршня: где — плотность воды, а — объём вытесненной воды, равный объёму воздуха в цилиндре в момент потери плавучести. Согласно закону Бойля — Мариотта, при изотермическом процессе Давление в цилиндре равно, согласно формуле для давления в жидкости, покоящейся в ИСО, и условию равновесия тела (сумма сил равна нулю),

ЗАМЕЧАНИЕ: давление воды определяется глубиной погружения нижней поверхности поршня,ПОЭТОМУ

ИЗМЕНИТЬ в условии задачи

«Когда цилиндр опустили при постоянной температуре на глубину h = 1 м (от поверхности воды до его верхней крышки), . «

«Когда цилиндр при постоянной температуре полностью погрузили в воду и нижняя поверхность поршня оказалась на глубине h = 1 м от поверхности воды, . «

НА РИСУНКЕ ИЗМЕНИТЬ размер двойной стрелки (h)

Давление воды на верхнюю крышку равно давлению газа, поскольку цилиндр невесомый.

Давление воды на поршень (оно больше из-за большей глубины) равно давлению газа плюс давление поршня.

Почему давление в цилиндре равно атмосферному.

На верхнюю поверхность цилиндра действуют силы давления внешнего воздуха и внутреннего воздуха Сил на верхнюю поверхность со стороны стенок нет, поскольку: а) цилиндр невесом; б) стенки вертикальны, и поэтому силы давления воды на боковую поверхность компенсируют друг друга; в) трения между поршнем и цилиндром нет. Поскольку (опять же) цилиндр невесом, силы давления равны:

В вертикальном цилиндре под тяжёлым горизонтальным поршнем площадью 0,2 м 2 находится идеальный газ. Атмосферное давление над поршнем равно 10 5 Па, а под поршнем – на 20% выше. Газ медленно нагревают, в результате чего поршень поднимается на высоту 10 см. Какую работу при этом совершает газ?

Давление под поршнем до и после нагрева одинаково. Тогда работа идеального газа равна:

В вертикальном цилиндре под тяжёлым горизонтальным поршнем площадью 0,1 м 2 находится идеальный газ. Атмосферное давление над поршнем равно 10 5 Па, а под поршнем — на 30% выше. Газ медленно нагревают, в результате чего поршень поднимается на высоту 20 см. Какую работу при этом совершает газ? Ответ дайте в джоулях.

В процессе нагревания давление под поршнем остаётся постоянным, т. е. процесс является изобарическим. Тогда работа идеального газа равна:

В горизонтальном цилиндре с гладкими стенками под массивным поршнем с площадью S находится одноатомный идеальный газ. Поршень соединён с основанием цилиндра пружиной с жёсткостью k. В начальном состоянии расстояние между поршнем и основанием цилиндра равно L, а давление газа в цилиндре равно внешнему атмосферному давлению p (см. рисунок). Какое количество теплоты Q передано затем газу, если в результате поршень медленно переместился вправо на расстояние b?

Тепло, переданное газу, идёт на изменение его внутренней энергии и на совершением им работы:

В начальном состоянии давление и объём газа равны и в конечном состоянии — и Используя уравнение Менделеева — Клапейрона для изменения внутренней энергии получаем:

Чтобы рассчитать работу, заметим, что в каждый момент времени, когда поршень сдвинут на от начального положения давление равно т. е. давление линейно зависит от объёма. Значит, на pV-диаграмме процесс расширения будет изображён отрезком прямой, а фигура под графиком будет являться трапецией, площадь которой равна

Заметим, что этот результат можно получить, посчитав работу газа как минус сумму работ пружины и внешней атмосферы

В условии сказано, что поршень медленно переместился. Это означает что процесс изотермический, не так ли?

Нет, температура не постоянна. Медленность нужна, чтобы успевать передавать тепло. Очень быстрый процесс был бы адиабатическим.

Здравствуйте. Почему в задаче 7129 постоянное давление в работе, а в этой нет?

В задаче 7129 давление постоянно, так как внешнее (атмосферное) давление и сила трения постоянны. В этой задаче атмосферное давление также постоянно, а вот сила натяжения пружины не постоянна, она увеличивается при расширении газа из-за удлинения пружины.

Таким образом, а удельная теплоёмкость газа в данном изобарическом процессе равна по определению:

Поскольку в изобарическом процессе получаем:

В цилиндре под поршнем при комнатной температуре t долгое время находится только вода и её пар. Масса жидкости в два раза больше массы пара. Первоначальное состояние системы показано точкой на pV-диаграмме. Медленно перемещая поршень, объём V под поршнем изотермически увеличивают от V до 6V . Постройте график зависимости давления p в цилиндре от объёма V на отрезке от V до 6V . Укажите, какими закономерностями вы при этом воспользовались.

1. На участке от до давление под поршнем постоянно (давление насыщенного пара на изотерме). На участке от до давление под поршнем подчиняется закону Бойля — Мариотта.

На участке от до график — горизонтальный отрезок прямой, на участке от до — фрагмент гиперболы (для экспертов: отсутствие названий не снижает оценку, названия помогают оценке графика, сделанного от руки).

2. В начальном состоянии над водой находится насыщенный водяной пар, так как за длительное время в системе установилось термодинамическое равновесие.

3. Пока в цилиндре остается вода, при медленном изотермическом расширении пар остается насыщенным. Поэтому график будет графиком константы, т. е. отрезком горизонтальной прямой. Количество воды в цилиндре при этом убывает. При комнатной температуре концентрация молекул воды в насыщенном паре ничтожна по сравнению с концентрацией молекул воды в жидком агрегатном состоянии. Масса воды в два раза больше массы пара. Поэтому, во-первых, в начальном состоянии насыщенный пар занимает объём, практически равный Во-вторых, чтобы вся вода испарилась, нужно объём под поршнем увеличить ещё на Таким образом, горизонтальный отрезок описывает зависимость на участке от до

4. При под поршнем уже нет жидкости, все молекулы воды образуют уже ненасыщенный водяной пар, который можно на изотерме описывать законом Бойля — Мариотта: т. е. Графиком этой зависимости служит гипербола. Таким образом, на участке от до зависимость изображается фрагментом гиперболы.

В цилиндре закрытом легкоподвижным поршнем массой m и площадью s находится газ.

Объём газа равен Vо.

Каким станет Объём газа, если цилиндр передвигать вертикально с ускорением a вверх.

Атмосферное давление равно Pо, температура газа постоянна.

m(g + a) / s = P = > P = Po + ma / s

В вертикальном цилиндре под подвижным поршнем площадью 40 см ^ 2 находится 1 моль идеального газа при температуре 400К?

В вертикальном цилиндре под подвижным поршнем площадью 40 см ^ 2 находится 1 моль идеального газа при температуре 400К.

Определить в литрах объем газа, если масса поршня равна 40кг, а атмосферное давление 100кПа.

Трением поршня о стенки цилиндра пренебречь.

В непрозрачном цилиндре, закрытым подвижным поршнем, находится газ?

В непрозрачном цилиндре, закрытым подвижным поршнем, находится газ.

Нажали на поршень и сжали газ.

При этом давление в цилиндре все время постоянное.

Какой газ находится в цилиндре?

А) газ, темпиратура которой выше критической В) газ, темпиратура которой ниже критической С) насыщенный пар D) ненасыщенный пар.

Объём газа под поршнем цилиндра уменьшился в 5 раз?

Объём газа под поршнем цилиндра уменьшился в 5 раз.

Во сколько раз превысится давление.

Считать процесс изотермическим.

ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА?

Газ находится в цилиндре под поршнем при нормальных условиях.

Во сколько раз изменится концентрация молекул газа при увеличении объёма газа в 5 раз при прежней температуре?

(Если можно поподробнее).

В цилиндре под поршнем находится идеальный газ?

В цилиндре под поршнем находится идеальный газ.

Надавливая на поршень, расстояние между поршнем и дном цилиндра уменьшают на треть.

Во сколько раз изменилось давление газа, если его температура поддерживалась постоянноя?

В закрытом цилиндре по одну сторону легкоподвижного поршня имеется некоторая масса газа при температуре - 70 °С, по другую — такая же масса этого газа при температуре 25 °С Поршень находится в равнове?

В закрытом цилиндре по одну сторону легкоподвижного поршня имеется некоторая масса газа при температуре - 70 °С, по другую — такая же масса этого газа при температуре 25 °С Поршень находится в равновесии.

Общий объем газа 4 • 10 - 4 м 3.

Определите объем газа в каждой из частей цилиндра.

Идеальный одноатомный газ в количестве ν = 0, 09 моль находится в равновесии в вертикальном цилиндре под поршнем массой 5 кг?

Идеальный одноатомный газ в количестве ν = 0, 09 моль находится в равновесии в вертикальном цилиндре под поршнем массой 5 кг.

Трение между поршнем и стенками цилиндра отсутствует.

Внешнее атмосферное давление равно p = 100 кПа.

В результате нагревания газа поршень поднялся на высоту Δh = 4 см, а температура газа поднялась на ΔT = 16 К.

Чему равна площадь поршня?

Под давлением газа поршень в цилиндре равномерно переместился на 4 см?

Под давлением газа поршень в цилиндре равномерно переместился на 4 см.

Какую работу выполнил газ?

Давление газа в цилиндре постоянно и равно 0, 6 МПа ; площадь поршня равна 0, 005м квадратных.

Одинаковая ли энергия потребуется для нагревания газа до одной и той же температуры : когда он находится в цилиндре с легкоподвижным поршнем ; когда поршень закреплен?

Одинаковая ли энергия потребуется для нагревания газа до одной и той же температуры : когда он находится в цилиндре с легкоподвижным поршнем ; когда поршень закреплен.

. Поршень массой 3кг и площадью 0, 1дм2 давит на газ в вертикальном цилиндре?

. Поршень массой 3кг и площадью 0, 1дм2 давит на газ в вертикальном цилиндре.

Во сколько раз уменьшится объем газа, если на поршень поставить груз массой 3, 1кг?

Атмосферное давление 100кПа.

На этой странице находится вопрос В цилиндре закрытом легкоподвижным поршнем массой m и площадью s находится газ?, относящийся к категории Физика. По уровню сложности данный вопрос соответствует знаниям учащихся 10 - 11 классов. Здесь вы найдете правильный ответ, сможете обсудить и сверить свой вариант ответа с мнениями пользователями сайта. С помощью автоматического поиска на этой же странице можно найти похожие вопросы и ответы на них в категории Физика. Если ответы вызывают сомнение, сформулируйте вопрос иначе. Для этого нажмите кнопку вверху.

Рычаг, блок, ворот, колба, вещество, опора, плечо, наклонная плоскость, артазианский колодец, барометр, динномометр.

Переведём скорости в метры в секунду : V1 = 36 км / ч = 36 000 м / 3600 с = 10 м / с V2 = 18 км / ч = 18000 м / 3600 с = 5 м / с Теперь вспомним формулы для перемещения и скорости при равнозамедленном движении : V(t) = V0 - a * t S(t) = V0 * t - a * ..

Дано m = 3 т = 3000 кг S = 15 м ^ 2 P - ? Решение P = F / S ; F = mg = 3000 кг * 10 м / с ^ 2 = 30000 Н = 30 клН P = 30000 н / 15 м ^ 2 = 2000 Па = 2 клПа Ответ ; P = 2 клПа.

P = F / S = mg / S P = .

Если тело движется, значит имеет кинетическую энергию. Если тело не движется, но есть силы, которые пытаются его двинуть, то тело приобретает потенциальную энергию. А когда самолет начинает взлетать, отталкиваясь от земли, он приобретает потенциаль..

Так как наружная часть колокола соединяется с водой, образуя сообщающиеся сосуды, то при погружении плотность и давление воздуха в нем увеличиваются.

Держи решение в файле.

Q = cmt C = 4200 Q1 * 10 * 4200 = 42000дж и новерное всё.

T = 10 c ускорение : a = (v - v₀) / t ; v₀ = 5 м / с a = (24 - 5) / 10 = 19 / 10 = 1, 9 м / с ; v = 24 м / с Ответ : а = 1, 9 м / с. __________ a - .

Читайте также: