Газ находятся в высоком цилиндре под тяжелым поршнем

Газ находятся в высоком цилиндре под тяжелым поршнем

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

В вертикальном цилиндре вместимостью V = 2 л под тяжелым поршнем находится газ при температуре Т = 300 К. Масса поршня m = 50 кг, его площадь S = 50 см 2 .Температуру газа повысили на ΔT = 100 К. Найти изменение внутренней энергии газа, если его теплоемкость С = 5 Дж/К. Атмосферное давление p₀ = 1·10 5 Па. Трение поршня о стенки не учитывать. Принять g = 10 м/с 2 .

Теплота, подведенная к газу, идет на изменение внутренней энергии и на совершение работы расширения газа и работы газом по поднятию поршня

Объем под поршнем после нагревания газа

Высота поршня, соответствующая объёму V ₂

Работа по расширению газа

Работа по поднятию поршня на высоту h ₂ – h ₁

Теплота, подведенная к газу,

Изменение внутренней энергии

Ответ:

Газ находятся в высоком цилиндре под тяжелым поршнем

Высокий вертикальный цилиндр закрыт тонким поршнем массой 1 кг и площадью 100 см 2 . Под поршнем находится идеальный газ. Атмосферное давление над поршнем равно 101 кПа, расстояние между дном цилиндра и поршнем 50 см. Цилиндр перевернули так, что поршень оказался снизу, но не выпал из цилиндра. На сколько увеличилось расстояние между дном цилиндра и поршнем в состоянии равновесия? Температура газа в исходном и конечном состоянии одинакова. Ответ дайте в сантиметрах.

В первом случае давление газа в цилиндре равно

Во втором случае давление газа в цилиндре равно

Объем цилиндра связан с его площадью и высотой

Процесс изотермический и согласно уравнению Менделеева — Клапейрона справедливо

Таким образом, расстояние между дном цилиндра и поршнем увеличилось на 1 см.

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

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);

III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);

Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

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 и не зачёркнуты.

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

Физический портал для школьников и абитуриентов

Вы здесь

Домашняя работа 10 класс. Повторение. Основы МКТ. Вариант 11

Домашняя работа 10 класс. Повторение. Основы МКТ. Вариант 11

1. Хорошо откачанная лампа накаливания объемом 10 см 3 имеет трещину, в которую ежесекундно приникает 10 6 молекул. Сколько времени понадобится для ее наполнения до нормального давления, если скорость проникновения молекул считать постоянной. Температура 0 о С.

2. Найти концентрацию молекул водорода в сосуде, если давление газа равно 3 6 кПа, а средняя квадратичная скорость молекул 1800 м/с. В ответе привести десятичный логарифм полученного числа.

3. Открытую стеклянную бутылку объемом 0,5 л нагрели до 77°С и затем опустили ее горлышко в воду. Какая масса воды войдет в бутылку при ее охлаждении до 7 °С?

4. Газ находится в высоком цилиндре под тяжелым поршнем, который может перемещаться без трения. Площадь поршня 30 см 2 . Когда цилиндр перевернули открытым концом вниз, объем газа увеличился в 3 раза. Чему равна масса поршня? Атмосферное давление 100 кПа.

5. Газ охладили при постоянном объеме от 127 °C до 27 °C. На сколько процентов надо после этого уменьшить объем газа в изотермическом процессе, чтобы давление стало равно первоначальному?

6. В баллоне объемом 110 л помещено 0,8 кг водорода и 1,6 кг кислорода. Определить давление (в МПа) смеси на стенки сосуда, если температура окружающей среды 27 о С.

7. Алюминиевый шарик массой 50 г опущен на нити в керосин. На сколько изменится сила натяжения нити, если всю систему нагреть на 50 К?

8. Конец стеклянной трубки радиуса r = 0,050 см опущен в воду на глубину h = 2,0 см. Какое давление p дополнительно к атмосферному необходимо создать, чтобы выдуть пузырек воздуха через нижний конец трубки?

9. В комнате объема V = 150 м 3 температура поддерживается равной T₁ = 293 К. Влажность воздуха такова, что точка росы T₂ = 283 К. Определите массу m_n водяных паров, содержащихся в комнате.

10. Поршень массой 1 кг и площадью 10 см 2 давит на газ в вертикальном цилиндре. Найти величину силы, которой надо подействовать на поршень, чтобы объем газа уменьшился вдвое. Атмосферное давление 100 кПа. Температура постоянна.

Презентацияпо физике на тему: «Внутренняя энерги и работа газа»

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Описание презентации по отдельным слайдам:

Учитель физики МОБУ лицей №22 г. Сочи Омарова Т. Х. Решение задач.

В вертикальном цилиндре под тяжелым поршнем находится кислород массы 2 кг. Для повышения температуры кислорода на 5 К ему было сообщено количество теплоты Q = 9160 Дж. Найти удельную теплоемкость кислорода ср, работу А, совершаемую им при расширении, и увеличение его внутренней энергии. Молярная масса кислорода = 0,032 кг/моль.

Два металлических шара радиуса 10 см с одинаковыми массами, один из которых откачан, а другой заполнен кислородом при давлении 2 МПа, вносят в камеру, через которую идет поток насыщенного водяного пара, имеющего температуру 100 °С. После того как температуры пара и шаров выровнялись, оказалось, что на откачанном шаре сконденсировалась масса воды 10 г, а на заполненном шаре -m2= 12,33 г воды. Начальные температуры шаров t = 27 °С. Найти удельную теплоемкость с кислорода. Удельная теплота парообразования воды = 2,3 МДж/кг. Молярная масса кислорода = 0,032 кг/моль. Тепловым расширением шаров пренебречь. Задача 517

Для повышения температуры газа, имеющего массу 20 кг и молярную массу 0,028 кг/моль, на АТ = 50 К при постоянном давлении необходимо затратить количество теплоты Qp = = 0,5 МДж. Какое количество теплоты Qv следует отнять от этого газа при постоянном объеме, чтобы его температура понизилась на АТ = 50 К?

В цилиндре под поршнем находится газ, состояние которого изменяется следующим образом: в процессе 1-2 увеличивается давление при постоянном объеме V; в процессе 2-3 увеличивается объем при постоянном давлении рх, в процессе 3-4 увеличивается объем при постоянной температуре t3; в процессе 4-1 газ возвращается в первоначальное состояние при постоянном давлении р2. Представить на графиках изменение состояния газа в координатах р, V; р, Т и V, Т. Показать, при каких процессах газ получает (отдает) теплоту. Как при этом изменяется температура и какая совершается работа? Задача 529

В цилиндре объема 190 см3 под поршнем находится газ при температуре 323 К. Найти работу расширения газа при нагревании его на 100 К. Масса поршня 120 кг, его площадь 50 см2. Атмосферное давление 0,1 МПа. Задача 528

В двух теплоизолированных цилиндрах с объемами 3 л и 5 л находятся одинаковые газы при давлениях р1 = 0,4 МПа и р2 = 0,6 МПа и температурах t1 = 27 °С и t2= 127 °С. Цилиндры соединяют трубкой. Какая температура Т и какое давление р установятся в цилиндрах после смешивания газов? Задача 532

В цилиндре под поршнем в объеме 1674 см3 находится насыщенный водяной пар, имеющий массу 1 г и температуру t = 100 °С. Какую работу А нужно затратить, чтобы сжать весь пар до полного превращения его в жидкость при той же температуре? Плотность воды при t = 100 °С под давлением ее насыщенного пара р = 0,96 • 103 кг/м3. Задача 531

Некоторая масса газа, занимающего объем 0,01 м3, находится при давлении 0,1 МПа и температуре 300 К. Газ нагревается вначале при постоянном объеме до температуры Т2 = 320 К, а затем при постоянном давлении до температуры T3 = 350 К . Найти работу А, совершаемую газом при переходе из состояния 1 в состояние 3. Задача 530

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс повышения квалификации