В цилиндре под поршнем находится воздух 2 моль

2017-10-18
В цилиндре под поршнем находятся воздух, водяные пары и вода. Число молей воздуха в $n = 3$ раза превышает число молей водяного пара, а масса воды равна массе водяных паров. Объем смеси изотермически увеличивают, пока вся вода не испарится. Найти отношение давлений в цилиндре в конечном и начальном состояниях.

Если давление насыщенных паров воды в цилиндре обозначить $p_ $, абсолютную температуру — $T$, первоначальный объем газопаровой смеси — $V_ $, а число молей пара — $\nu$, и полагать, что к воздуху и парам вплоть до точки насыщения применимо уравнение Клапейрона-Менделеева, то указанные величины должны быть связаны между собой соотношением

где $R = 8,31 Дж/моль \cdot К$ — универсальная газовая постоянная, а первоначальное давление в цилиндре должно быть равно

При изотермическом увеличении объема смеси парциальное давление воздуха должно падать. Давление же паров воды не будет изменяться до тех пор, пока в цилиндре остается вода в конденсированном состоянии, если считать, что увеличение объема происходит столь медленно, что вещество под поршнем все время находится практически в равновесном состоянии. Отметим, что при нарушении этого условия в соответствии с определением вообще нельзя говорить о температуре, поскольку это понятие вводится только для систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия.

В конечном состоянии вся находящаяся в цилиндре вода должна испариться. Поскольку масса паров первоначально была равна массе сконденсированной воды, то в конечном состоянии водяной пар будет насыщенным, если объем газопаровой смеси увеличится до величины

Следовательно, при сделанных выше предположениях давление под поршнем должно стать равным

а искомое отношение давлений должно быть равно

Видео:Моль газа в целиндре под поршнем с пружинойСкачать

В цилиндре под поршнем находится воздух 2 моль

Видео:(0.02 мм) ДВЕ СОТКИ которые СПАСУТ твой двигательСкачать

Разделы

Видео:В цилиндре под поршнем находится 1 моль гелия в объёме V1 под некоторым давлением p, причём - №29466Скачать

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)?

Читайте также: Силовой цилиндр т 150к

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.

Читайте также: Какое давление должно быть в цилиндрах авто

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 $R$?

Видео:ВСЯ теория и ВСЕ качественные задачи по МКТ и Термодинамике для ЕГЭ 2024 по физикеСкачать

В цилиндре под поршнем находится воздух 2 моль

2021-07-09
В цилиндре под поршнем находится смесь $\nu$ молей жидкости и $\nu$ молей ее насыщенного пара при температуре $T_ $. В изобарическом про цессе смесь медленно нагрели, подведя к ней количество теплоты $Q$. В результате температура внутри цилиндра увеличилась на $\Delta T$. Найдите изменение внутренней энергии содержимого цилиндра. Начальным объемом, занимаемым жидкостью, пренебречь.

По закону сохранения энергии, изменение внутренней энергии равно

где $A$ — работа, совершенная в процессе нагрева против внешних сил, поддерживающих давление в цилиндре постоянным. Подвод тепла при постоянном давлении приводит сначала к испарению жидкости при постоянной температуре, и лишь когда вся жидкость испарится, начнется нагревание пара. (Заметим, впрочем, что для величины изменения внутренней энергии системы неважно, каким именно путем система пришла из начального состояния в конечное.)

В процессе изобарического испарения жидкости против внешнего давления $p$ совершается работа $A_ = p(V_ > — V_ >)$, где $V_ > = \frac >

$ — конечный объем, занятый испарившейся при постоянной температуре $T_ $ жидкостью, a $V_ >$ — начальный объем жидкости, которым по условию можно пренебречь. Итак, $A_ = \nu RT_ $. Аналогично, в процессе изобарического нагревания $2 \nu$ молей на $\Delta T$ работа против внешнего давления равна $A_ = p(V_ > — V_ >)$, где $V_ > = \frac + \Delta T)>

$ — конечный объем пара при температуре $T_ + \Delta T$, а $V_ > = \frac >

Читайте также: Опель корса д замена главного цилиндра сцепления мкпп

$ — его начальный объем. Таким образом, $A_ =2 \nu R \Delta T$.

Окончательно полная работа против внешних сил составляет

$A = A_ + A_ = \nu RT_ + 2 \nu R \Delta T$,

а изменение внутренней энергии жидкости и пара равно

$\Delta U = Q — \nu RT_ — 2 \nu R \Delta T$.

Видео:Физика В цилиндре под поршнем находится воздух при давлении 200 кПа и температуре 27 С. Какой массыСкачать

В цилиндре под поршнем находится воздух 2 моль

В цилиндре объёмом V = 9 л под поршнем находится воздух с относительной влажностью r = 80% при комнатной температуре T = 293 К под давлением р = 1 атм. Воздух сжимают до объема V/3, поддерживая его температуру постоянной. Какая масса m воды сконденсируется к концу процесса сжатия? Давление насыщенного пара воды при данной температуре равно р_н= 17,5 мм рт. ст.

Давление водяного пара в начальном состоянии было равно p₁ = r · p_н = 14 мм рт. ст.

После изотермического сжатия в три раза, если бы пары воды не конденсировались, их давление составило бы 3p₁ = 3rp_н = 42 мм рт. ст. в объёме = 3 л.

Значит, после достижения давления насыщенных паров p_н = 17,5 мм рт. ст. начнётся процесс их конденсации, при котором часть пара сконденсируется, а давления пара останется равным p_н.

В начальном состоянии, согласно уравнению Клапейрона — Менделеева и закону Дальтона, в цилиндре объёмом V находилась масса воды, равная

где = 0,018 кг/моль — молярная масса воды, а p_н = 17,5 мм рт. ст. ≈ 2380 Па.

В конечном состоянии в цилиндре объёмом V/3 находится при относительной влажности r = 100% масса паров воды, равная

Таким образом, сконденсировавшаяся масса паров воды равна

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

В цилиндре под поршнем находится воздух 2 моль

2021-07-09
В цилиндре под поршнем находится смесь $\nu$ молей жидкости и $\nu$ молей ее насыщенного пара при температуре $T_ $. В изобарическом про цессе смесь медленно нагрели, подведя к ней количество теплоты $Q$. В результате температура внутри цилиндра увеличилась на $\Delta T$. Найдите изменение внутренней энергии содержимого цилиндра. Начальным объемом, занимаемым жидкостью, пренебречь.

По закону сохранения энергии, изменение внутренней энергии равно

где $A$ — работа, совершенная в процессе нагрева против внешних сил, поддерживающих давление в цилиндре постоянным. Подвод тепла при постоянном давлении приводит сначала к испарению жидкости при постоянной температуре, и лишь когда вся жидкость испарится, начнется нагревание пара. (Заметим, впрочем, что для величины изменения внутренней энергии системы неважно, каким именно путем система пришла из начального состояния в конечное.)

В процессе изобарического испарения жидкости против внешнего давления $p$ совершается работа $A_ = p(V_ > — V_ >)$, где $V_ > = \frac >

$ — конечный объем, занятый испарившейся при постоянной температуре $T_ $ жидкостью, a $V_ >$ — начальный объем жидкости, которым по условию можно пренебречь. Итак, $A_ = \nu RT_ $. Аналогично, в процессе изобарического нагревания $2 \nu$ молей на $\Delta T$ работа против внешнего давления равна $A_ = p(V_ > — V_ >)$, где $V_ > = \frac + \Delta T)>

$ — конечный объем пара при температуре $T_ + \Delta T$, а $V_ > = \frac >

$ — его начальный объем. Таким образом, $A_ =2 \nu R \Delta T$.

Окончательно полная работа против внешних сил составляет

$A = A_ + A_ = \nu RT_ + 2 \nu R \Delta T$,

а изменение внутренней энергии жидкости и пара равно

$\Delta U = Q — \nu RT_ — 2 \nu R \Delta T$.

💡 Видео

Физика В вертикальном цилиндре под поршнем находится воздух массой 29 г. Какую работу совершаетСкачать

Сосуд под поршнемСкачать

Как надеть пыльник тормозного цилиндра, простой и эффективный способ.Скачать

Две задачи про водяной пар: какой тут подвох?Скачать

Зазор между поршнем и цилиндром!Скачать

🌑 ОГОНЬ ИЗ ВОЗДУХА Дизельная Зажигалка для пост Апокалипсиса DIY Fire Piston Игорь БелецкийСкачать

физика 29 досрочный 2017Скачать

Физика ЕГЭ 2023 Интересная задача 27 из реального варианта 2022 (цилиндр с поршнем)Скачать

Воздух в сосуде, разделённом тяжёлым поршнемСкачать

Урок 169. Задачи на вычисление работы в термодинамикеСкачать

Зазорам - быть, чтобы Двигатель "Не Жрал" масло. Как Правильно? Ч.2Скачать

зазоры поршневых колец , как их проверитьСкачать

Урок 191. Задачи на вычисление влажностиСкачать