Идеальному одноатомному газу в цилиндре под поршнем было передано количество (6 видео)

Идеальному одноатомному газу в цилиндре под поршнем было передано количество

В герметичном сосуде объёмом V₀ = 1 литр под поршнем находится 1 моль идеального одноатомного газа при атмосферном давлении p₀. На рисунке изображена pV-диаграмма, показывающая последовательные переходы этого газа из состояния 1 в состояние 5.

Выберите все верные утверждения на основании анализа представленного графика.

1) Работа газа в процессе 4–5 больше работы газа в процессе 2–3 в 1,5 раза.

2) В процессе перехода 4–5 газ совершил бόльшую работу, чем в процессе перехода 2–3–4.

3) Максимальное изменение ΔT температуры газа произошло в процессе 1–2.

4) Отношение разности температур газа в состояниях 5 и 3 к температуре газа в состоянии 1 равно 23.

5) Отношение температуры газа в состоянии 3 к температуре газа в состоянии 4 равно 1,25.

1) Работа газа численно равна площади под графиком pV-диаграммы.

3) Температура идеального газа равна Посчитаем изменения температур на участках:

Уже получили, что изменение температуры газа в процессе 1–2 не наибольшее.

В герметичном сосуде объёмом V₀ = 1 л под поршнем находится 1 моль идеального одноатомного газа при атмосферном давлении p₀. На рисунке изображена pV-диаграмма, показывающая последовательные переходы этого газа из состояния 1 в состояние 5.

Выберите все верные утверждения на основании анализа представленного графика.

1) Работа газа в процессе 2–3 больше работы газа в процессе 1–2 в 1,5 раза.

2) В процессе перехода 4–5 газ совершил меньшую работу, чем в процессе перехода 2–3–4.

3) Максимальное изменение ΔT температуры газа произошло в процессе 2–3.

4) Отношение температуры газа в состоянии 1 к разности температур газа в состояниях 4 и 2 равно 23.

Видео:30 задание 25 варианта ЕГЭ 2020 по физике М.Ю. Демидовой (30 вариантов)Скачать

5) Отношение температуры газа в состоянии 3 к температуре газа в состоянии 4 равно 0,6.

1) Работа газа численно равна площади под графиком pV-диаграммы.

3) Температура идеального газа равна Посчитаем изменения температур на участках:

Изменение температуры газа в процессе 2–3 не наибольшее.

Аналоги к заданию № 12860: 12900 Все

Концентрацию молекул разреженного одноатомного газа уменьшили в 5 раз. Давление газа при этом возросло в 2 раза. Следовательно, средняя энергия теплового движения молекул газа

1) уменьшилась в раза

Для разреженного газа законно использование модели идеального газа.

Согласно уравнению состояния идеального газа, давление связано с концентрацией и температурой соотношением: Принимая во внимание, связь температуры и средней энергии теплового движения молекул получаем, что

Таким образом, при увеличении давления газа в сосуде в 2 раз и уменьшении концентрации в 5 раз, средняя энергия теплового движения молекул газа увеличивается 10 раз.

Вертикальный цилиндр закрыт горизонтально расположенным поршнем массой 1 кг и площадью 0,02 м 2 , который может свободно перемещаться. Под поршнем находится 0,1 моль идеального одноатомного газа при некоторой температуре T₀. Над поршнем находится воздух при нормальном атмосферном давлении. Сначала от газа отняли количество теплоты 100 Дж. Потом закрепили поршень и нагрели газ до начальной температуры T₀. При этом давление газа под поршнем стало в 1,2 раза больше атмосферного. Чему равна температура T₀? Ответ укажите в кельвинах с точностью до целых.

Поскольку поршень может свободно двигаться, процесс отдачи тепла газом происходит при постоянном давлении:

Согласно первому началу термодинамики, переданное газу тепло идёт на изменение его внутренней энергии и на работу против внешних сил (несмотря на то, что тепло отнимают от газа, его можно считать переданным, но с отрицательным знаком):

Идеальный газ подчиняется уравнению Менделеева — Клапейрона: Следовательно, изменения объёма и температуры при постоянном давлении связаны соотношением

Температура в начальном и конечно состоянии совпадает, а значит, давление и объем в начальном и конечном состояниях связаны соотношением

Таким образом, для температуры имеем

Объем уменьшился в результате процесса, поэтому pV0=1,2pa(V0-dV)

Автор решения принял и

На pV-диаграмме (где р — давление, V — объём) изображён процесс перехода двух молей идеального одноатомного газа из состояния 1 в состояние 2. Выберите верное утверждение, характеризующее этот процесс.

Видео:Физика 10 класс (Урок№23 - Внутренняя энергия. Работа. Количество теплоты.)Скачать

1) Изменение внутренней энергии газа в 1,5 раза больше, чем совершённая им работа.

Читайте также: Гильзовка блока цилиндров во владимире расточка 33

2) Работа, совершённая газом, в 2,5 раза больше, чем количество теплоты, полученное газом в этом процессе.

3) В данном процессе газ не совершал работу.

4) В данном процессе не происходит изменения внутренней энергии газа.

Из первого начала термодинамики известно, что тепло переданное газу идет на увеличение внутренней энергии газа и совершении им работы против внешних сил Выражение для внутренней энергии: Или используя уравнение состояния идеального газа

На графике изображён изохорный процесс, при котором A = 0

Получается, верно 3, а не 1.

На графике изображён изобарный процесс.

Нет изменения объема, какая работа может идти, если формула работы A=P*изм.V?

На графике изображен изобарный процесс, то есть давление не изменяется, а значит, не изменяется и внутренняя энергия. Из этого же графика видно, что объем газа увеличивается, соответственно газ совершает работу. Получается, что правильный ответ 4, а не 1.

Внутренняя энергия не изменяется в изотермическом процессе. В изображённом процессе температура увеличивалась, значит, и внутренняя энергия увеличивалась.

В цилиндре под поршнем находится некоторое количество идеального одноатомного газа, среднеквадратичная скорость молекул которого равна u = 440 м/с. В результате некоторого процесса объём газа уменьшился на α = 20%, а давление выросло на β = 80%. Каким стало новое значение v среднеквадратичной скорости молекул этого газа?

Среднеквадратичная скорость молекул идеального газа при температуре T равна где k — постоянная Больцмана, m₀ — масса одной молекулы этого газа. Учитывая соотношение

где R — универсальная газовая постоянная, M — молярная масса газа, — постоянная Авогадро, выразим среднеквадратичную скорость молекул в виде Согласно уравнению Клапейрона–Менделеева, где p — давление газа, V — объём сосуда, m — масса газа. Из этих выражений следует, что Тогда начальная и конечная среднеквадратичные скорости равны и

В результате эксперимента по изучению циклического процесса, проводившегося с некоторым постоянным количеством одноатомного газа, который в условиях опыта можно было считать идеальным, получилась зависимость давления p от температуры T, показанная на графике. Выберите все утверждения, соответствующие результатам этого эксперимента, и запишите в таблицу цифры, под которыми указаны эти утверждения.

1) В процессе 1–2 газ совершал положительную работу.

2) В процессе 2–3 газ совершал положительную работу.

3) В процессе 3–1 газ совершал отрицательную работу.

Видео:Урок 170. Количество теплоты. Первый закон термодинамикиСкачать

4) Изменение внутренней энергии газа на участке 1–2 было больше изменения внутренней энергии газа на участке 2–3.

5) В процессе 3–1 работа не совершалась.

Проанализируем каждое утверждение.

1) Процесс 1−2 — изотермическое увеличение давления, следовательно, по закону Бойля—Мариотта: значит, газ сжимался, то есть совершал отрицательную работу.

2) Процесс 2−3 — это изобарическое увеличение температуры, следовательно, по закону Гей—Люссака то есть объём также увеличивался. Следовательно, газ совершал положительную работу.

3) Заметим, что график построен в переменных p−T, процесс 3−1 — линейный, следовательно, процесс 3−1 — изохора, значит, работа не совершается.

4) Изменение внутренней энергии идеального газа прямо пропорционально изменению температуры. Изменение температуры в процессе 1−2 равно нулю, в процессе 2−3 — больше нуля, следовательно, изменение внутренней энергии на участке 2−3 больше, чем на участке 1−2.

5) Заметим, что график построен в переменных p−T, процесс 3−1 — линейный, следовательно, процесс 3−1 — изохора, значит, работа не совершается.

Аналоги к заданию № 6659: 8090 8091 6698 Все

В двух сосудах находится один и тот же идеальный одноатомный газ. На pT-диаграмме точками 1 и 2 обозначены состояния газа в первом и во втором сосудах. Чему равно отношение плотности газа во втором сосуде к плотности газа в первом сосуде?

Из уравнения состояния идеального газа Плотность газа определяется по формуле Отсюда отношение плотности газа во втором сосуде к плотности газа в первом сосуде равно

Читайте также: Диаметр цилиндра ока 1113

Аналоги к заданию № 23231: 23263 Все

На T—p диаграмме показан процесс изменения состояния некоторой массы идеального одноатомного газа.

Внутренняя энергия газа уменьшилась на 30 кДж. Чему равно количество теплоты, отданное газом? Ответ приведите в килоджоулях..

Из графика видно, что исследуемый процесс идет так, что Для идеального газа, согласно закону Шарля, это означает, что процесс изохорический. Поскольку объем газа не изменялся, газ не совершал работы. Следовательно, согласно первому началу термодинамики, количество теплоты, отданное газом равно уменьшению внутренней энергии.

На рисунке показан график процесса для постоянной массы идеального одноатомного газа. В этом процессе газ совершает работу, равную 3 кДж. Каково количество теплоты, полученное газом? (Ответ дайте в килоджоулях.)

Видео:В горизонтальном цилиндрическом сосуде - Задача ЕГЭ по физике Часть 2Скачать

Как видно из диаграммы, исследуемый процесс является изотермическим. Поскольку температура идеального газа не изменялась, его внутренняя энергия также не изменялась. Следовательно, согласно первому началу термодинамики, количество теплоты, полученное газом, равно совершенной газом работе.

На рисунке показан график зависимости температуры от давления для неизменной массы идеального одноатомного газа.

Газ совершил работу, равную 5 кДж. Чему равно количество теплоты, полученное газом? Ответ приведите в килоджоулях..

Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре и давлении расширяется и одновременно охлаждается так, что его давление при расширении обратно пропорционально квадрату объёма. Конечное давление газа Какую работу совершил газ при расширении, если он отдал холодильнику количество теплоты ?

Согласно первому началу термодинамики, переданное газу тепло идёт на изменение его внутренней энергии и на работу против внешних сил. По условию газ отдавал холодильнику тепло, поэтому можно записать: Для идеального одноатомного газа изменение внутренней энергии определяется только изменением его температуры:

Согласно условию, процесс идёт таким образом, что давление изменяется обратно пропорционально квадрату объёма, то есть можно записать где — некоторая постоянная (константа выбрана таким образом для удобства дальнейшего изложения). Обращая данное равенство получаем, что

Идеальный газ подчиняется уравнению Клапейрона — Менделеева:

Записав последнее выражение для начального и конечного состояний, после чего поделив одно на другое, получаем выражение для конечной температуры

Таким образом, работа, которую совершил газ при расширении, равна

Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре К и давлении Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его давление при расширении обратно пропорционально квадрату объёма. Конечное давление газа Па. Какое количество теплоты газ отдал при расширении, если при этом он совершил работу Дж?

Согласно первому началу термодинамики, переданное газу тепло идёт на изменение его внутренней энергии и на работу против внешних сил: Для идеального одноатомного газа изменение внутренней энергии определяется только изменением его температуры:

Согласно условию, процесс идёт таким образом, что давление изменяется обратно пропорционально квадрату объема, то есть можно записать где — некоторая постоянная (константа выбрана таким образом для удобства дальнейшего изложения). Обращая данное равенство получаем, что

Идеальный газ подчиняется уравнению Клапейрона — Менделеева:

Таким образом, количество теплоты, которое газ отдал при расширении, равно

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.

1. Пробка выскакивает, если сила давления газа в сосуде становится больше суммы сил атмосферного давления и максимальной силы трения покоя пробки о края отверстия:

2. По первому началу термодинамики переданное газу количество теплоты идёт на изменение внутренней энергии и совершение работы против внешних сил. Объём сосуда не изменяется, следовательно, работа газа равна нулю, тогда

Видео:Уравнение состояния идеального газа. 10 класс.Скачать

Читайте также: Элементы центрального цилиндра корня

3. Идеальный газ подчиняется уравнению состояния Клапейрона — Менделеева:

Отсюда находим площадь отверстия:

Здравствуйте. В формуле внутренней энергии газа вы зачем-то воспользовались разностью давления газа в сосуде и атмосферного. Разве не нужно было находить давление газа внутри отдельно от атмосферного, а уж потом вычитать давление извне — 10^5?

В формуле для внутренней энергии стоит разность конечного и начального давлений газа в сосуде. Начальное давление газа равно атмосферному.

добрый день. я считаю что задача не верно объяснена. сейчас постараюсь подробно изложить свое мнение. По непонятным мне причинам в решении не учтена сила тяжести действующая на пробку. Логично, что в начальный момент времени когда давление внутри и снаружи равны друг другу они уравновешивают друг друга, стало быть сила тяжести уравновешивается силой трения пробки о стенки. то-есть mg=Fтр. далее из закона термодинамики учитывая то что работа равна нулю понимаем что все тепло идет на нагрев т.е изменение внутренней энергии из которого мы в последствии можем вывести установившееся под пробкой давление P после достижения которого пробка вылетает. можете проверить а можете поверить что это самое давление будет равно (2Q/3V)-Po. если бы сила оказываемая этим давление превышала сумму силы трения и силы атмосферного давления как сказано в вашем решении то пробка вылетела бы с ускорением, а о нем мы ничего не знаем. поэтому резонно считать что сумма сил при выталкивании по прежнему равна нулю. т.е.

PS-mg-Fтр-PoS=0 заменяя mg получаем

PS-2Fтр-PoS=0 выведем S и заменим P на ранее полученное выражение в следствии чего получим S=(2Fтр*3V)/(2Q) Подставляя получим S=4*10^-4 что в 2 раза больше чем в вашем решении из-за того что я учел силу тяжести пробки. Знаю что вопрос задавать нельзя но думаю что приведя свое решение я малость в праве задать вопрос. в начале я сказал что сила трения равна силе тяжести, но равна ли она в тот момент максимальному значению? Очень вас прошу пришлите ответ критикующий или подтверждающий приведенное мною решение на указанную почту. для меня это очень важно. извиняюсь если допустил опечатки.тк пишу на скорую руку. спасибо за внимание.

Ошибки нет. Сила тяжести действовала и в первом, и во втором случае.

Есть еще один способ решения, который, хоть и более объемный, но имеет право на существование:

1. Процесс изохорный, значит Q=dU=3vRdT/2; отсюда dT=2dU/3vR;

2. ур-е Менделеева: pV=vRT; dp=vRdT/V; подставляя dU: dp=2dU/3V, отсюда dp=2*15*10³/3*0.02=500000Па;

3. Давление есть сила на площадь; представим сосуд параллелепипедом с высотой h=0,5м и стороной а; тогда а=√(V/h)=√(0.02/0.5)=0.2м; отсюда площадь сосуда S=0.2*0.5*4+0.2*0.2*2=0.48м²;

4. p=F/S, отсюда F0=pS=500000*0.48=240000Н; из условия максимальная сила давления на пробку F=100H; выясним, какая это часть от общего давления F0: F0/F=240000/100=2400;

5. Наконец, разделив общую площадь на эту часть, получим: 0,48/2400=0,2*10^-4 м².

p.s. для абсолютной правильности нужно представлять сосуд как шар (как сделал я), тогда давление будет равномерным, но там появляется корень третьей степени, а ответ такой же (инженерный калькулятор позволяет решить такой корень).

Решение по шагам увеличивает допустить ошибку в расчетах.

В сосуде объёмом с жёсткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью заткнутое пробкой. Пробка выскакивает, если газу передать количество теплоты не менее 15 кДж. Определите максимальную силу трения покоя F пробки о края отверстия. Газ считайте идеальным.

Видео:Газ под поршнем в цилиндре с клыкамиСкачать