В цилиндре находится газ удерживаемый (8 видео)

Содержание

В цилиндре находится газ, удерживаемый в объеме 1 м3 силой тяжести поршня и силой
Условие задачи:
Решение задачи:
Ответ: 5 кг.
В цилиндре находится газ удерживаемый
В цилиндре находится газ удерживаемый
В цилиндре находится газ удерживаемый
Разделы
Дополнительно
Задача по физике — 14755
Задача по физике — 14756
Задача по физике — 14757
Задача по физике — 14758
Задача по физике — 14760
Задача по физике — 14761
Задача по физике — 14762
Задача по физике — 14763
Задача по физике — 14764
Задача по физике — 14765
Задача по физике — 14766
Задача по физике — 14767
Задача по физике — 14768
Задача по физике — 14769
Задача по физике — 14770
📺 Видео

Видео:Пуля попадает в поршень, адиабатическое сжатие | МКТ, механическое равновесиеСкачать

В цилиндре находится газ, удерживаемый в объеме 1 м3 силой тяжести поршня и силой

Видео:В вакууме закреплён горизонтальный цилиндр (см. рис.). В цилиндре находится гелий, запертый - №29445Скачать

Условие задачи:

В цилиндре находится газ, удерживаемый в объеме 1 м 3 силой тяжести поршня и силой атмосферного давления. При нагревании объем газа возрастает в 2 раза, и газ совершает работу 110 кДж. Найти массу поршня, если его площадь 0,005 м 2 . $p_ =100$ кПа.

Задача №5.4.32 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

$V_1=1$ м 3 , $V_2=2V_1$, $A=110$ кДж, $S=0,005$ м 2 , $p_ =100$ кПа, $m-?$

Видео:газ под пршнем с пружинойСкачать

Решение задачи:

На поршень действуют три силы: сила давления газа $pS$, сила атмосферного давления $p_ S$ и сила тяжести $mg$ (смотрите схему). Если газ нагревают медленно, то поршень в каждый момент времени будет находиться в равновесии. Запишем первый закон Ньютона в проекции на ось $y$:

Откуда выразим давление газа в цилиндре $p$:

Видно, что давление газа меняться в течение процесса нагревания не будет, значит мы имеем дело с изобарным процессом ($p=const$). Если газ нагревать изобарно, то он будет расширяться. Работу газа при изобарном расширении определяют по известной формуле:

Известно, что объем газа увеличивается в 2 раза, то есть $V_2=2V_1$. Учитывая ранее полученную формулу (1), имеем:

В этом равенстве известно всё, кроме искомой массы поршня $m$, поэтому осталось только выразить её, чем мы сейчас и займёмся.

Произведём расчёт численного ответа задачи:

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

Ответ: 5 кг.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Видео:Молекулярная физика - 5Скачать

В цилиндре находится газ удерживаемый

В вакууме закреплён горизонтальный цилиндр (см. рисунок). В цилиндре находится гелий, запертый поршнем.

Поршень массой 90 г удерживается упорами и может скользить влево вдоль стенок цилиндра без трения. В поршень попадает пуля массой 10 г, летящая горизонтально со скоростью 400 м/с, и застревает в нём. Температура гелия в момент остановки поршня в крайнем левом положении возрастает на 64 К. Чему равно количество вещества гелия в цилиндре? Считать, что за время движения поршня газ не успевает обменяться теплом с цилиндром и поршнем.

1. Запишем закон сохранения импульса:

где и — масса пули и поршня соответственно, — скорость пули, — скорость поршня с застрявшей пулей.

Поршень будет двигаться со скоростью:

2. Поршень с пулей будет обладать кинетической энергией, которая затем перейдёт в работу по сжатию газа:

3. Так как газ не успевает обменяться теплом с цилиндром и поршнем, то сжатие газа будет являться адиабатичным процессом. По первому началу термодинамики Вследствие этого процесса вся механическая энергия движения поршня с пулей пойдет на нагрев газа, поэтому:

4. Найдем отсюда количество вещества в цилиндре:

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

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.

Видео:Почему гидравлика не держит навеску, и почему не поднимает гидравликаСкачать

В цилиндре находится газ удерживаемый

В вакууме закреплён горизонтальный цилиндр. В цилиндре находится 1 л гелия, запертого поршнем при давлении 100 кПа и температуре 300 К. Поршень массой 90 г удерживается упорами и может скользить влево вдоль стенок цилиндра без трения. В поршень попадает пуля массой 10 г, летящая горизонтально со скоростью 300 м/с, и застревает в нём. Какова будет температура гелия в момент остановки поршня в крайнем левом положении? Считать, что за время движения поршня газ не успевает обменяться теплотой с цилиндром и поршнем.

1. Пуля неупруго взаимодействует с поршнем. По закону сохранения импульса

Тогда скорость поршня с застрявшей пулей будет равна

2. В системе «газ + поршень» выполняется закон сохранения энергии вследствие отсутствия трения и потерь тепла — сумма кинетической энергии поршня и внутренней энергии газа сохраняется.

При этом внутренняя энергия одноатомного идеального газа

3. Количество гелия находим из уравнения Клапейрона-Менделеева .

Объединяя все уравнения, получаем искомую величину

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

Видео:В цилиндр объёмом 0,5 м3 насосом закачивается воздух со скоростью 0,002 кг/с. В верхнем - №29367Скачать

В цилиндре находится газ удерживаемый

Видео:физика 29 досрочный 2017Скачать

Разделы

Видео:Урок 46 (осн). Передача давления жидкостями и газами. Закон ПаскаляСкачать

Дополнительно

Задача по физике — 14755

Узкий цилиндрический сосуд, диаметр которого мал по сравнению с его высотой $H_ = 20 см$, целиком заполнен водой при температуре 300 К. Сосуд обдувается сверху поперечным потоком сухого воздуха, так что давление пара на верхнем конце сосуда можно считать равным нулю. Учитывая диффузию пара в сосуде, найти время, через которое испарится вся вода. Плотность насыщенного пара при указанной температуре $\rho_ = 3 \cdot 10^ г/см^ $, а коэффициент диффузии паров воды в воздухе $D = 0,3 см^ /с$. Считать, что давление пара непосредственно над поверхностью жидкости равно $P_ $.

Задача по физике — 14756

Теплопроводность газа, как известно, не зависит от давления. Объяснить, зачем из пространства между двойными стенками сосуда Дьюара выкачивают воздух, создавая в этом пространстве возможно более высокий вакуум?

Задача по физике — 14757

Изотермическая эффузия газа через пористую перегородку (поры которой малы по сравнению с длиной свободного пробега) используется для разделения изотопов. Естественная смесь изотопов помещается в сосуд с пористыми стенками. Газ, прошедший через поры сосуда, в результате эффузии откачивается и собирается в специальном резервуаре. С ним производится второй цикл эффузии, затем третий и так далее, пока не будет достигнута требуемая степень разделения изотопов. Сколько циклов эффузии необходимо произвести, чтобы отношение концентрации частиц легкого и тяжелого изотопов увеличить в $\alpha = 10$ раз, если относительные молекулярные массы их равны соответственно $\mu_ = 235$ и $\mu_ = 238$ (изотопы урана)?

Задача по физике — 14758

В дальнем углу комнаты открыли флакон с духами. Человек чувствует запах духов через одну минуту. Температура воздуха в комнате $t_ = 30^ С$. Оценить время, через которое человек почувствует запах духов в той же комнате в том же месте, если температура воздуха упадет до $t_ = -30^ С$.

Задача по физике — 14760

Рассматривая воздух как идеальный газ, показать, что при нагревании воздуха, находящегося в комнате, его внутренняя энергия $E$ не изменяется, если только внешнее давление остается постоянным.

Задача по физике — 14761

Моль идеального газа нагревается в цилиндре под поршнем, удерживаемом в положении равновесия пружиной, подчиняющейся закону Гука. Стенки цилиндра и поршень адиабатические, а дно проводит тепло. Начальный объем газа $V_ $, при котором пружина не деформирована, подобран так, чтобы $P_ S^ = kV_ $, где $P_ $ — наружное атмосферное давление, $S$ — площадь поршня, $k$ — коэффициент упругости пружины. Найти теплоемкость для такого процесса.

Задача по физике — 14762

Боковые стенки цилиндра, его крышка и поршень не проводят тепло, а дно проводит.
Поршень может двигаться без трения. Сверху и снизу поршня находятся по одному молю одного и того же идеального газа с молярной теплоемкостью при постоянном объеме $C_ $ и показателем адиабаты $\gamma$. Нижний газ нагревают. Выразить его теплоемкость $C_ $ через объемы $V_ $ и $V_ $.

Задача по физике — 14763

Оценить давление у самого “носа” ракеты, если число Маха $M = 5$, а давление на высоте полета ракеты $P = 0,3 атм$. Считать процесс сжатия газа адиабатическим с показателем адиабаты у, а скорость газа относительно ракеты у ее “носа” равной нулю.

Задача по физике — 14764

Какую минимальную работу должен совершить двигатель идеального холодильника, чтобы работая в среде, имеющей температуру $t_ $, охладить $\nu$ молей воды до $t_ = 0^ С$ и превратить ее в лед?

Задача по физике — 14765

Динамическое отопление Томсона. Топливо сжигается в топке двигателя, который приводит в действие холодильную машину. Холодильная машина отнимает тепло от природного резервуара тепла, например подземного, и отдает ее воде в отопительной системе.
Одновременно вода в отопительной системе служит холодильником теплового двигателя. Найти эффективный КПД такой системы при $t_ = 210^ С, t_ = 60^ С, t_ = +15^ С$.

Задача по физике — 14766

Идеальный одноатомный газ в количестве $\nu = 10$ молей, находящийся при температуре $T_ = 300 К$, расширяется без подвода и отвода тепла в пустой сосуд через турбину, необратимым образом совершая работу. После установления равновесия газ приобретает температуру $T_ = 200 К$. После этого газ квазистатически сжимается: сначала изотермически, а затем адиабатически, возвращаясь в первоначальное состояние. При этом сжатии затрачивается работа $A = 15 кДж$. Найти изменение энтропии газа при расширении.

Задача по физике — 14767

Найти изменение температуры $\Delta T$ плавления льда при повышении давления на $\Delta P = 1 атм$. Удельный объем воды при $0^ С$ $\nu_ = 1 см^ /г$, удельный объем льда $\nu_ = 1,091 см^ /г$, удельная теплота плавления льда $q = 80 кал/г$. По найденному значению $\Delta T$ рассчитать приближенно температуру тройной точки воды.

Задача по физике — 14768

Тонкая проволока, охватывающая петлей брусок льда, под действием нагрузки способна пройти через лед. Полагая, что скорость движения проволоки $v$ определяется скоростью подвода тепла через проволоку от области над проволокой, где вода замерзает, к области под проволокой, где плавится лед, оценить величину скорости $v$. Теплопроводностью льда пренебречь. Температура льда $0^ С$, теплота плавления $q = 335 Дж/г$, плотность льда $\rho = 0,917 г/см^ $. Диаметр проволоки $D = 0,1 мм$, коэффициент теплопроводности $\xi = 130 Вт/(м \cdot К)$, давление, создаваемое под проволокой, принять равным 10 атм.

Задача по физике — 14769

Гейзеры могут рассматриваться как большие подземные резервуары, наполненные грунтовой водой и прогреваемые подземным теплом (в нижней части рисунка стрелками условно обозначен подвод воды и тепла). Выход из них на поверхность Земли осуществляется через узкий канал, который в “спокойный” период заполнен водой. Считая, что “активный” период наступает, когда закипает вода в подземном резервуаре, и что во время извержения гейзера канал заполнен только паром, который и выбрасывается наружу, оценить, какую часть воды теряет резервуар гейзера во время одного извержения. Глубина канала $h = 90 м$. Молярная теплота испарения воды $\Lambda = 41 кДж/моль$.

Задача по физике — 14770

Капля несжимаемой жидкости совершает пульсационные колебания, становясь последовательно вытянутой, сферической, сплюснутой, сферической, снова вытянутой и так далее. Как зависит период этих пульсаций $\tau$ от плотности $\rho$, поверхностного натяжения $\sigma$ и радиуса капли $R$?