В цилиндре под невесомым поршнем находится газ при атмосферном давлении

Выберем в качестве начала отсчета времени момент, когда тело, смещенное от положения равновесия на расстояние x₀, отпускают без начальной скорости. Тогда его координата будет меняться со временем в соответствии с выражением

где w – круговая частота колебаний, связанная с периодом колебаний соотношением . Обозначив через t₀ время, за которое тело проходит от крайнего положения путь x₀/2, можно записать: откуда .

Средняя скорость тела за время t0 определяется выражением:

• Два маленьких тела начинают одновременно соскальзывать без начальной скорости из точки А: первое – по внутренней поверхности гладкой сферы до ее нижней точки В, второе – по гладкой наклонной плоскости АВ. Пренебрегая трением, найдите, во сколько раз k отличаются времена движения этих тел от начальной до конечной точек. Расстояние АВ намного меньше радиуса сферы.

Поскольку расстояние между точками A и B намного меньше радиуса сферы, можно считать, что тело, скользящее по гладкой сферической поверхности радиусом R, движется как математический маятник длиной R, совершающий малые колебания. Поэтому время его движения из точки A в точку B равно четверти периода колебаний маятника, т.е. .

Тело на гладкой наклонной плоскости, составляющей угол a с горизонталью, движется с ускорением a=2Rsin a . Длина наклонной плоскости совпадает с расстоянием между точками A и B, которое, как видно из рисунка, есть l=2Rsin a . Следовательно, время движения этого тела из точки A в точку B:

II. Молекулярная физика и термодинамика

• В цилиндре под невесомым поршнем площадью S = 100 см 2 находится 1 моль идеального газа при температуре t₁ = 100 °C. К поршню через два блока на невесомой нерастяжимой нити подвешен груз массой М = 17 кг. На какую высоту D h поднимется груз, если медленно охладить газ до температуры t₂=0°C? Атмосферное давление p₀=10 –5 Па, универсальная газовая постоянная R= 8,3 Дж/(моль · К), ускорение свободного падения принять g=10 м/с 2 . Трением пренебречь.

Поршень находится под действием трех сил: силы натяжения нити T и силы давления газа в сосуде pS, направленных вверх, а также силы атмосферного давления p₀S, направленной вниз. Поскольку процесс охлаждения газа является медленным, можно считать, что ускорение системы равно нулю и сила натяжения нити в каждый момент времени равна весу неподвижного груза, т.е. T=Mg. Следовательно, поршень находится в равновесии при выполнении условия:

Читайте также: Пропуски зажигания в двух цилиндрах приора

Как видно из этой формулы, давление газа p при изменении его объема постоянно. Записывая уравнение Клапейрона–Менделеева для начального и конечного состояний газа, получаем

где T₁=(t₁ + 273) К; T₂= (t₂ + 273) К; V₁ и V₂ – начальный и конечный объемы газа, причем V₁ – V₂ = D hS. Объединяя записанные соотношения, получаем ответ:

• В вертикально расположенном цилиндре находится кислород массой m=64 г, отделенный от атмосферы поршнем, который соединен с дном цилиндра пружиной жесткостью k=8,3 · 10 2 Н/м. При температуре T₁=300 К поршень располагается на расстоянии h=1 м от дна цилиндра. До какой температуры T₂ надо нагреть кислород, чтобы поршень расположился на высоте H=1,5 м от дна цилиндра? Универсальная газовая постоянная R=8,3 Дж/(моль · К), молярная масса кислорода M=32 г/моль.

Поскольку в условии задачи не сказано, что поршень невесом, будем полагать, что он обладает некоторой неизвестной массой, которую обозначим через M₀. Ничего не говорится также про атмосферное давление, поэтому будем считать, что оно действует, и обозначим его через p₀. Таким образом, на поршень действуют в общем случае четыре силы: сила тяжести M₀g, сила упругости пружины kx (x – удлинение пружины) и сила атмосферного давления p₀S, направленные вниз, и сила давления газа в цилиндре pS, направленная вверх. Условия равновесия поршня в начальном и конечном состояниях имеют вид:

Здесь p₁ и p₂ – давления газа в начальном и конечном состояниях. Вычитая из второго уравнения первое, получаем:

С другой стороны, из уравнения Клапейрона–Менделеева, записанного для начального и конечного состояний газа, следует:

Отсюда вытекает, что

Приравнивая разности давлений газа, найденные этими двумя способами, после несложных преобразований получаем ответ:

Видно, что наличие атмосферного давления и масса поршня не влияют на ответ.

• Вертикальная цилиндрическая трубка с запаянными концами разделена на две части тонким горизонтальным поршнем, способным перемещаться вдоль нее без трения. Верхняя часть трубки заполнена неоном, а нижняя – гелием, причем массы газов одинаковы. При некоторой температуре поршень находится точно посередине трубки. После того как трубку нагрели, поршень переместился вверх и стал делить объем трубки в отношении 1 : 3. Определите, во сколько раз a возросла абсолютная температура газов. Молярная масса неона M_Ne = 20 г/моль, молярная масса гелия M_He = 4 г/моль.

Обозначим через p₁ и p₂ давления газов, находящихся в верхней и нижней частях трубки соответственно. Поскольку количества газов в верхней и нижней частях трубки, по условию задачи, различны, а при одной и той же начальной температуре объемы этих частей одинаковы, равновесие поршня возможно только при условии, что он имеет некоторую конечную массу. Обозначив массу поршня через M₀, а его площадь через S, запишем условие равновесия поршня в виде:

Используя уравнение Клапейрона–Менделеева для описания состояния гелия и неона при произвольной температуре T, получаем для разности их давлений следующее выражение:

где m – масса каждого из газов, R – универсальная газовая постоянная.

Обозначим через V объем всей трубки. Тогда начальные объемы газов (при температуре T’):

а их конечные объемы (при температуре T»):

Читайте также: Замена манжеты заднего тормозного цилиндра аурис

Объединяя записанные равенства, приходим к соотношению:

из которого после несложных преобразований получаем ответ:

Видео:газ под пршнем с пружинойСкачать

В цилиндре под невесомым поршнем находится газ при атмосферном давлении

2017-12-23
В цилиндрическом сосуде под невесомым поршнем находится газ при температуре $T_ = 300 К$. Высота столба газа $H=0,5 м$. Над поршнем, герметично прилегающим к гладким стенкам цилиндра, налита ртуть, заполняющая сосуд до краев (рис.). Высота столба ртути $h = 0,2 м$. До какой температуры $T_ $ следует медленно нагреть газ под поршнем, чтобы ртуть из сосуда вылилась? Плотность ртути $\rho = 13,6 \cdot 10^ кг/м^ $, атмосферное давление $p_ = 10^ Па$.

На рис. а, б изображены равновесные начальное и конечное положения поршня. Давление $p_ $, производимое ртутью на верхнюю поверхность поршня (рис. а), складывается из атмосферного $p_ $, которое на основании закона Паскаля передается по объему ртути, и гидростатического $\rho gh$:

Ввиду невесомости поршня и одинаковости площадей $S$ его верхней и нижней поверхностей это давление уравновешивается давлением в газе под поршнем. Из уравнения состояния идеального газа, когда налита ртуть,

где $\nu$ — число молей газа в объеме $SH$ под поршнем; $R$ — газовая постоянная.
Приравняв выражения в правых частях равенств (1) и (2), получим

Аналогичным образом запишем соотношение

отвечающее верхнему положению поршня (рис. б), когда ртуть полностью вытеснена из сосуда и атмосферное давление $p_ $ над поршнем уравновешивается давлением в газе, находящемся в объеме $S(H + h)$ при более высокой температуре $T_ $. Поделив равенство (3) на (4), получим

Видео:В цилиндре под герметичным поршнем находится газ. Поршень перемещают вниз. Температура газа - №27742Скачать

В цилиндре под невесомым поршнем находится газ при атмосферном давлении Ро и температуре То. Поршень удерживается упругой пружиной (см. ри.

В 13:56 поступил вопрос в раздел ЕГЭ (школьный), который вызвал затруднения у обучающегося.

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

Вопрос вызвавший трудности

Видео:Сосуд под поршнемСкачать

Ответ подготовленный экспертами Учись.Ru

Для того чтобы дать полноценный ответ, был привлечен специалист, который хорошо разбирается требуемой тематике «ЕГЭ (школьный)». Ваш вопрос звучал следующим образом: В цилиндре под невесомым поршнем находится газ при атмосферном давлении Ро и температуре То. Поршень удерживается упругой пружиной (см. рис.). Во сколько раз нужно увеличить температуру газа, чтобы его объем увеличился в полтора раза? Если газ полностью откачать из-под поршня, поршень будет находиться в равновесии у дна цилиндра.

После проведенного совещания с другими специалистами нашего сервиса, мы склонны полагать, что правильный ответ на заданный вами вопрос будет звучать следующим образом:

ответ к заданию по физике

НЕСКОЛЬКО СЛОВ ОБ АВТОРЕ ЭТОГО ОТВЕТА:

Работы, которые я готовлю для студентов, преподаватели всегда оценивают на отлично. Я занимаюсь написанием студенческих работ уже более 4-х лет. За это время, мне еще ни разу не возвращали выполненную работу на доработку! Если вы желаете заказать у меня помощь оставьте заявку на этом сайте. Ознакомиться с отзывами моих клиентов можно на этой странице.

Суворова Альвина Валерьевна — автор студенческих работ, заработанная сумма за прошлый месяц 64 600 рублей. Её работа началась с того, что она просто откликнулась на эту вакансию

Читайте также: Как расточить цилиндры ваз 2107

ПОМОГАЕМ УЧИТЬСЯ НА ОТЛИЧНО!

Выполняем ученические работы любой сложности на заказ. Гарантируем низкие цены и высокое качество.

Деятельность компании в цифрах:

Зачтено оказывает услуги помощи студентам с 1999 года. За все время деятельности мы выполнили более 400 тысяч работ. Написанные нами работы все были успешно защищены и сданы. К настоящему моменту наши офисы работают в 40 городах.

Ответы на вопросы — в этот раздел попадают вопросы, которые задают нам посетители нашего сайта. Рубрику ведут эксперты различных научных отраслей.

Полезные статьи — раздел наполняется студенческой информацией, которая может помочь в сдаче экзаменов и сессий, а так же при написании различных учебных работ.

Красивые высказывания — цитаты, афоризмы, статусы для социальных сетей. Мы собрали полный сборник высказываний всех народов мира и отсортировали его по соответствующим рубрикам. Вы можете свободно поделиться любой цитатой с нашего сайта в социальных сетях без предварительного уведомления администрации.

Площадка Учись.Ru разработана специально для студентов и школьников. Здесь можно найти ответы на вопросы по гуманитарным, техническим, естественным, общественным, прикладным и прочим наукам. Если же ответ не удается найти, то можно задать свой вопрос экспертам. С нами сотрудничают преподаватели школ, колледжей, университетов, которые с радостью помогут вам. Помощь студентам и школьникам оказывается круглосуточно. С Учись.Ru обучение станет в несколько раз проще, так как здесь можно не только получить ответ на свой вопрос, но расширить свои знания изучая ответы экспертов по различным направлениям науки.

Видео:В цилиндре под поршнем находится твёрдое вещество. Цилиндр поместили в горячую печь, а затем - №Скачать

Задачи по физике

1) В цилиндре под невесомым поршнем находится газ при атмосферном давлении p0 и температуре T0. Поршень удерживается упругой пружиной . Во сколько раз нужно увеличить температуру газа, чтобы его объём увеличился в полтора раза? Если газ полностью откачать из-под поршня, поршень будет находиться в равновесии.
2) Электрон, вылетев изкатода электронно-лучевой трубки проходит с постоянной скоростью расстояние l=0,2м, а затем попадает в тормозящее электрическое поле напряженностью Е=100В/м . При какой начальной скорости электрона время его движения от вылета до остановки будет наименьшим? ( ме= 9,1 х 10-31 кг, е= -1,6 х 10-19 кл)
3)Проводящий шар радиусом R соединён тонкой длинной проволокой с землёй. На расстоянии r от его центра размещают положительный точечный заряд q. Какой заряд Q приобретает шар? Влиянием проволоки на поле можно пренебречь.
4) В закрытом сосуде происходит полное сгорание куска угля в кислороде с образованием углекислого газа. После этого сосуд охлаждают до первоначальной температуры. Сравните конечное давление в сосуде с начальным. Объём угля мал по сравнению с объёмом сосуда.

2) F=eE, F=ma => f=eE/m;
t=l/V+V/a, t’=-l/V^2+1/a => v=sqrt(al)=sqrt(eEl/m)

Остальные решать лень, но могу сказать идеи решения:
1) Посмотреть работу, необходимую для сжатия пружины, приравнять к теплоте, полученной газом, ну и посчитать работу газа при изохорическом процессе

3) Потенциал шара будет равен 0, потенциал — непрерыная функция, значит на границе сумма потенциалов, создаваемых Q и q должна быть 0

4) Посчитать, как изменилось число молей газа, из этого уже по Менделееву-Клапейрону найти изменение давления

🎦 Видео

В цилиндре под поршнем находится твёрдое вещество массой m. Цилиндр поместили в печь. На рисунке - №Скачать

Атмосферное давление. Измерение атмосферного давления. 7 класс.Скачать

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

В цилиндре под поршнем находится твёрдое вещество массой m. Цилиндр поместили в печь. На рисунке - №Скачать

Одно из колен U-образного манометра соединили с сосудом, наполненным газом - №25562Скачать

Физика В вертикальном цилиндрическом сосуде с гладкими стенками под подвижным поршнем массой 10 кгСкачать

В сосуде под поршнем находится идеальный газ. В стенке сосуда есть клапан, с помощью - №23785Скачать

пар под пошнемСкачать

Уравнение состояния идеального газа. 10 класс.Скачать

ЕГЭ. Физика. Уравнение состояния идеального газа. ПрактикаСкачать

Физика 7 класс (Урок№19 - Природа давления газов и жидкостей. Закон Паскаля.)Скачать

Работа, совершаемая газом при расширении. Работа при изменении объёма газаСкачать

Физика 7 класс (Урок№22 - Обобщение и решение задач по теме«Давление твердых тел,жидкостей и газов»)Скачать

Физика 7 класс. §44 Измерение атмосферного давления. Опыт ТорричеллиСкачать

Урок 59 (осн). Жидкостный поршневой насосСкачать