Из металлического сосуда откачивают воздух поршневым насосом объем цилиндра (7 видео)

12. На рисунке 39.4 изображён график зависимости объёма данной массы газа от температуры. В состоянии 1 давление газа равно атмосферному.

13. Данная масса газа находится в цилиндрическом сосуде под поршнем при начальной температуре 27 °С и нормальном атмосферном давлении. Начальный объём газа 5 л. Каким станет давление газа, если его объём увеличится до 10 л, а температура повысится до 227 °С?

14. Данная масса газа при нормальных условиях занимает объём 300 см 3 . Какой объём займёт этот газ при температуре -73 °С и давлении 150 кПа?

15. Объём данной массы воздуха уменьшают в 16 раз. При этом давление воздуха увеличивается в 20 раз. Начальная температура воздуха равна 300 К. Какова конечная температура воздуха?

Содержание

ПОВЫШЕННЫЙ УРОВЕНЬ
§ 39. Газовые процессы (продолжение)
Из металлического сосуда откачивают воздух поршневым насосом объем цилиндра
🌟 Видео

ПОВЫШЕННЫЙ УРОВЕНЬ

16. Данную массу газа изобарно нагревают на 15 °С. Объём газа при этом увеличился на 4 %. Чему равна начальная температура газа?

17. Некоторую массу газа изохорно нагревают от 27 °С до 127 °С. Давление газа при этом возросло на 40 кПа. Чему равно начальное давление газа?

18. В металлический баллон объёмом 10 л накачивают воздух поршневым насосом. Начальное давление воздуха в баллоне равно нормальному атмосферному. Площадь поршня насоса 10 см 2 , ход поршня 20 см. Сколько качаний надо сделать, чтобы увеличить давление воздуха в баллоне в 3 раза? Процесс считайте изотермическим.

19. Из металлического сосуда откачивают воздух поршневым насосом, объём цилиндра которого равен объёму сосуда. Начальное давление воздуха в сосуде равно нормальному атмосферному. Чему будет равно давление в сосуде после 10 ходов поршня насоса? Температуру воздуха считайте постоянной.

20. Как изменится давление данной массы газа при увеличении абсолютной температуры газа в 2 раза и уменьшении концентрации в 4 раза?

21. Данную массу газа сначала изотермически сжимают, а затем изобарно расширяют так, чтобы конечный объём газа стал равен начальному. Изобразите графики зависимости р(Т), V(T) и p(V).

22. Данную массу газа изобарно нагревают, затем изотермически сжимают и изохорно возвращают в начальное состояние. Изобразите графики зависимости р(Т), V(T) и p(V).

23. Данную массу газа изохорно охладили от 127 °С до 27 °С, после чего давление газа в изотермическом процессе сделали равным начальному. Постройте график всего процесса в координатах (V, Т). На сколько процентов уменьшился объём газа в изотермическом процессе?

Читайте также: Ремонт главного тормозного цилиндра додж караван

24. Объём пузырька воздуха при всплывании со дна водоёма на поверхность увеличился в б раз. Чему равна глубина водоёма? Процесс считайте изотермическим, а атмосферное давление — нормальным.

25. Начальная температура данной массы газа равна 27 °С. Объём газа уменьшают от 6 л до 2 л при постоянном давлении 160 кПа. Затем газ изотермически расширяют до объёма 8 л. Постройте график данного процесса в координатах (V, Т). Чему равны конечные температура и давление газа?

26. На рисунке 39.5 изображён график зависимости давления данной массы газа от объёма. В состоянии 1 температура газа равна Т 1 . Чему равна температура газа в состоянии 2?

Видео:Как работает Поршневой жидкостный насос? | Физика 7 класс §48 "Поршневой жидкостный насос"Скачать

§ 39. Газовые процессы (продолжение)

а) Каково давление газа в состоянии 2?

Читайте также: Кронштейн силового цилиндра маз

26. На рисунке 39.5 изображён график зависимости давления данной массы газа от объёма. В состоянии 1 температура газа равна Т₁. Чему равна температура газа в состоянии 2?

Видео:Как работают аксиально-поршневые насосы и где их применяют?Скачать

Из металлического сосуда откачивают воздух поршневым насосом объем цилиндра

2017-10-05
Имеется сосуд объемом $V$ и поршневой насос с объемом камеры $V^ $ (рис. 1). Сколько качаний нужно сделать, чтобы давление в сосуде уменьшилось от $p$ до $p^ $? Атмосферное давление равно $p_ $. Изменением температуры пренебречь.

Мы, естественно, считаем, что начальное давление $p$ не превосходит наружного давления $p_ $, иначе можно сначала просто выпустить излишек газа.

Эту задачу можно решить, используя закон Бойля — Мариотта, хотя в процессе откачки масса газа в сосуде изменяется. Действительно, рассмотрим первый ход поршня влево; при этом клапан А закрыт, клапан В открыт и газ из сосуда входит в камеру насоса. Давление газа уменьшается от первоначального значения до некоторого $p_ $. Поскольку процесс изотермический и масса газа при этом не меняется, можно воспользоваться законом Бойля — Мариотта:

Читайте также: Рабочий тормозной цилиндр lifan smily

При обратном ходе поршня клапан В закрывается, и воздух из камеры насоса выталкивается наружу через клапан А. При втором ходе поршня влево все повторяется точно так же, только давление в начале хода в сосуде равно $p_ $. Обозначая давление в конце второго хода через $p_ $, имеем

Подставляя сюда $p_ $ уравнения (1), находим

Рассуждая дальше таким же образом, нетрудно убедиться, что после $n$ ходов поршня давление в сосуде будет равно

По формуле (2) определяется число качаний $n$, необходимое для того, чтобы понизить давление в сосуде до значения $p_ = p^ $:

рис.2
Интересно построить график зависимости давления в сосуде от числа качаний $n$. Это есть график показательной функции с основанием $V/(V + V^ ) $ не совпадает ни с одним значением $p_ $, определяемым формулой (2).

Согласно формуле (2) по мере откачки давление воздуха в сосуде убывает и при достаточно большом числе качаний $n$ может быть сделано сколь угодно малым. Однако в действительности ни один насос не может откачать воздух из сосуда полностью, так, чтобы давление в нем обратилось в нуль. Для каждого насоса существует некоторое минимальное давление $p_ $, ниже которого он не может дать разрежение. Причина этого — существование вредных пространств, неидеальная работа клапанов и т. п. Например, когда поршень насоса движется вправо, выталкивая воздух из камеры в атмосферу, между поршнем и клапаном неизбежно остается пусть даже очень маленький, но конечный объем $\Delta V$. Поэтому не весь воздух из камеры будет вытолкнут в атмосферу. Это и замедляет откачку и в конце концов приводит к тому, что при некотором давлении в сосуде насос вообще начинает работать вхолостую. Действительно, при давлении в сосуде $p_ $ воздух, сжатый от первоначального объема камеры $V^ $ до объема $\Delta V$, будет иметь давление не выше атмосферного $p_ $ и не сможет выйти наружу. Итак, для определения предельного давления, обусловленного существованием вредного пространства, можно написать условие

Для получения больших разрежений обычно используют несколько насосов, соединенных последовательно. Насос каждой последующей ступени откачивает воздух не в атмосферу, а в объем, из которого воздух откачивается насосом предыдущей ступени.