С разряженным газом который находится в сосуде под поршнем провели 2 опыта 742

Обновлено: 07.07.2024

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 . Поршень отпустили. После прекращения колебаний поршень остановился. На каком расстоянии от дна он остановился? Трения нет. Тепловыми потерями и теплоемкостью поршня и цилиндра пренебречь.

задан 15 Фев '14 20:30

1 ответ

Пусть поршень остановился на расстоянии $%h$% от дна сосуда. Тогда уравнение Менделеева-Клапейрона для начального и конечного состояния газа имеет вид: $$PV_1 = PSh_1 = νRT_1$$ $$P_1V_2 = P_1Sh = νRT_2$$ отсюда $$νRΔT = P_1Sh - PSh_1$$ Условие равновесия поршня в конечном состоянии $%mg = P_1S$%, отсюда $$νRΔT = mgh - PSh_1$$ Поскольку тепловые потери отсутствуют, из закона сохранения энергии следует: $$mg(h_1 - h) = ΔU = (3/2)νRΔT = (3/2)(mgh - PSh_1)$$ (газ считаем одноатомным, хотя в условии об этом умалчивают) $$(5/2)mgh = mgh_1 + (3/2)PSh_1$$ $$h = (2/5)h_1 + (3/5)PSh_1/mg$$

отвечен 15 Фев '14 21:53

Здравствуйте

Процесс изменения состояния термодинамической системы данной массы при называют изобарным.

Газовые законы

Физические величины

Установите соответствие между физическими величинами и их единицами измерения.

Уравнение состояния идеального газа

Соедините попарно физическую величину с её значением так, чтобы получились верные ответы.

1. В баллоне объёмом 2 $м^3$ находится 2 кг молекулярного кислорода при давлении $10^5$ Па. Какова температура кислорода (ответ в К)?

2. В баллоне ёмкостью 10 л находится углекислый газ при температуре 17 $^\circ$ С под давлением 10 7 Па. Какой объём займёт этот газ при нормальных условиях (ответ в $м^3$)?

3. В закрытом сосуде объёмом 10 литров находится 2 моль азота. Температура газа равна 27 $^\circ$ С. Чему равно давление газа (ответ в кПа)?

Изопроцессы

Соедините попарно фигуры так, чтобы каждому изопроцессу соответствовала формула.

Основные величины МКТ

Физические термины

Выделите мышкой 5 слов, которые относятся к теме урока.

1. Состояние вещества, в котором расстояние между атомами и молекулами в среднем во много раз больше размеров самих молекул.

2. Мельчайшая частица вещества.

3. Итальянский учёный XIX века, в честь которого названа постоянная, показывающая, какое количество атомов или молекул содержится в 1 моле вещества.

5. Единица измерения количества вещества в СИ.

Газовые законы

Заполните пропуски в тексте, выбрав правильные варианты ответа из выпадающего меню.

В сосуде под поршнем находится газ. При его изотермическом расширении давление газа на стенки сосуда , температура , объём газа .

№621. В цилиндре под поршнем площадью 100 см2 находится азот массой 28 г при температуре 100 °С (рис. 91). К поршню через систему блоков подвешен груз массой 50 кг. Цилиндр охлаждается до 0 °С. На какую высоту поднимается груз? Атмосферное давление нормал

№622. В закрытом с обоих концов откачанном цилиндре подвешен на пружине скользящий без трения поршень, положение равновесия которого находится у дна цилиндра. В пространство под поршнем вводится такое количество газа, что поршень поднимается на высоту h (

№623. Газ заперт в расположенном горизонтально цилиндре поршнем, который удерживается на расстоянии l0 от дна цилиндра силой F. Площадь поршня S. В некоторый момент времени поршень освобождают. На каком расстоянии от дна сосуда скорость поршня станет макс

№624. При нагревании газ переведен из состояния l в состояние 2 (рис. 93). Как изменятся при этом объем и давление газа?

№625. На рисунке 94 представлен циклический процесс, проведенный идеальным газом в количестве 1 моль.

№626. На рисунке 95 представлены циклические процессы, проведенные идеальным газом в количестве 1 моль. Дайте характеристику каждому из циклов (по плану задачи 625) и изобразите эти циклы в других координатах.

№627. На рисунке 96 изображены графики зависимости давления от абсолютной температуры для двух: а) одинаковых масс идеального газа, нагреваемых изохорно в сосудах разного объема; б) разных масс, нагреваемых изохорно в сосудах V1=V2. Какому графику соответ

№628. На рисунке 97 изображены графики зависимости объема от абсолютной температуры для двух: а) одинаковых масс идеального газа, нагреваемых изобарно в вертикальных цилиндрах под тяжелыми поршнями разного веса; б) разных масс, нагреваемых изобарно, p1 =

№629. На рисунке 98 изображены графики зависимостидавления идеального газа от его объема для двух: а) одинаковых масс газа; б) разных масс газа. Расширение газа проводится изотермически: а) при разных температурах; №б) при одинаковой температуре. Какому г

№630. С некоторой массой идеального газа был проведен циклический процесс, изображенный на рисунке 99. Объясните, как менялся объем газа при переходе из 1—2, 2—3, 3—4, 4—1.

№631. С некоторой массой идеального газа был проведен циклический процесс, изображенный на рисунке 100. Объясните, как менялось давление газа при переходе из 1—2, 2—3, 3—4, 4—1.

№632. С некоторой массой идеального газа был проведен циклический процесс, изображенный на рисунке 101. Укажите точки графика, которые соответствуют состояниям газа: а) с Тmin и Tmax; б) с наибольшим и наименьшим объемом; в) с наибольшим и наименьшим давл

№633. Бак с жидкостью, над поверхностью которой находится воздух, герметически закрыт. Почему, если открыть кран, находящийся в нижней части бака, после вытекания некоторого количества жидкости дальнейшее ее течение прекратится? Что надо сделать, чтобы об

№634. Во фляжке вместимостью 0,5 л находится вода объемом 0,3 л. Турист пьет из нее воду, плотно прижав губы к горлышку так, что во фляжку не попадает наружный воздух. Сколько воды удастся выпить туристу, если он может понизить давление оставшегося во фля

№635. Посередине откачанной и запаянной с обоих концов горизонтальной трубки длиной 1 м находится столбик ртути длиной 20 см. Если трубку поставить вертикально, столбик ртути сместится на 10 см. До какого давления была откачана трубка?

№636. В трубке с газом длиной 1,73 м, закрытой с обоих концов, находится столбик ртути длиной 30 см. Когда трубка расположена вертикально, столбик ртути делит трубку на две равные части. Давление газа над ртутью равно 8 кПа. На какое расстояние сместится

№637. Барометр дает неверные показания, так как в него попал пузырек воздуха, который находится над столбиком ртути. При давлении 755 мм рт. ст. барометр показывает 748 мм рт. ст., а при 740 мм рт. ст.—736 мм рт. ст. Каково показание барометра, если давле

№638. В U-образную барометрическую трубку налита ртуть. Сечение узкого, запаянного колена равно 10-4 м2, сечение широкого, открытого колена вдвое больше. Уровни ртути в обоих коленах одинаковы, объем воздуха в запаянном колене 10-5 м3, атмосферное давлени

№639. Балластный резервуар подводной лодки вместимостью 5000 л целиком заполнен водой. Какое давление воздуха должно быть в баллоне вместимостью 200 л, чтобы при присоединении баллона к балластному резервуару подводная лодка полностью освободилась от балл

№640. Один конец цилиндрической трубки длиной 25 см и радиусом 1 см закрыт пробкой, а в другой вставлен поршень, который медленно вдвигают в трубку. Когда поршень подвинется на расстояние 8 см, пробка вылетает. Определите силу трения пробки о стенки трубк

№642. Два одинаковых сосуда, наполненные водородом, соединены трубкой, в которой находится столбик ртути (рис. 102). В одном сосуде температура водорода 0 °С, в другом —20 °С. Сместится ли столбик ртути, если оба сосуда нагреть на 10 °С? В каком направлен

№643. В цилиндре под поршнем площадью 100 см2 находится азот массой 28 г при температуре 273 К. Цилиндр нагревается до температуры 373 К. На какую высоту поднимается поршень, если его масса равна 100 кг? Атмосферное давление нормальное.

№644. Воздух в стакане, имеющем высоту 10 см и площадь дна 25 см2, нагрет до 87 °С. Стакан погружен вверх дном в воду так, что его дно находится на уровне поверхности воды. Сколько воды войдет в стакан, когда воздух в стакане примет температуру воды 17 °С

№645. Давление воздуха в автомобильной камере при температуре —13 °С было 160 кПа (избыточное над атмосферным). Каким станет давление, если в результате длительного движения автомобиля воздух нагрелся до 37 °С?

№646. При изготовлении электроламп их наполняют инертным газом при температуре 150 °С. Под каким давлением должны наполняться лампы, чтобы при температуре 300 °С, которая устанавливается при горении лампы, давление не превышало 0,1 МПа?

№647. Бутылка, наполненная газом, плотно закрыта пробкой с площадью сечения 2,5 см2. До какой температуры надо нагреть газ, чтобы пробка вылетела из бутылки, если сила трения, удерживающая пробку, 12 Н? Первоначальное давление воздуха в бутылке и наружное

№648. В цилиндре под поршнем находится воздух при давлении 200 кПа и температуре 27 °С. Какой массы груз надо положить на поршень после нагревания воздуха до 50 °С, чтобы объем воздуха в цилиндре остался прежним? Площадь поршня 30 см2.

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.)

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?

Читайте также: