В цилиндре под поршнем находится воздух под атмосферным давлением (5 видео)

Содержание

В цилиндре под поршнем находится воздух. Вес поршня 60 Н
Условие задачи:
Решение задачи:
Ответ: 26 кг.
В цилиндре под поршнем находится воздух при давлении 0,2 МПа
Условие задачи:
Решение задачи:
Ответ: 4,6 кг.
В цилиндре под поршнем находится воздух под атмосферным давлением
🌟 Видео

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

В цилиндре под поршнем находится воздух. Вес поршня 60 Н

Видео:Атмосферное давлениеСкачать

Условие задачи:

В цилиндре под поршнем находится воздух. Вес поршня 60 Н, площадь сечения цилиндра 20 см 2 , атмосферное давление 100 кПа. Груз какой массы надо положить на поршень, чтобы объем воздуха в цилиндре уменьшился в два раза при постоянной температуре?

Задача №4.3.28 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Видео:Вес воздуха. Атмосферное давление | Физика 7 класс #32 | ИнфоурокСкачать

Решение задачи:

Рисунок к задаче, на котором изображены все силы, действующие на поршень до и после установки груза, изображен справа.

Объем воздуха уменьшается при постоянной температуре, т.е. процесс изотермический (\(T = const\)), поэтому запишем закон Бойля-Мариотта, чтобы узнать как изменится давление:

Т.к. объем уменьшится в два раза, т.е. \(V_1=\frac \), то:

Поскольку поршень находится в начале и конце процесса в равновесии, то запишем первый закон Ньютона для этих случаев:

Вычтем выражение (2) из (1) и выразим искомую массу груза \(m\):

Мы уже выяснили, что \(

Но если посмотреть на формулу (1), то видно, что \(

>S\), то есть в итоге окончательная формула будет выглядеть как:

Подставим численные значения величин в системе СИ и вычислим ответ:

Видео:подвижный поршень вода и воздухСкачать

Ответ: 26 кг.

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

Если Вам понравилась задача и ее решение, то Вы можете поделитесь ею с друзьями с помощью этих кнопок.

Видео:Урок 53 (осн). Атмосферное давлениеСкачать

В цилиндре под поршнем находится воздух при давлении 0,2 МПа

Видео:Физика 7 класс. §42 Вес воздуха. Атмосферное давлениеСкачать

Условие задачи:

В цилиндре под поршнем находится воздух при давлении 0,2 МПа и температуре 27° C. Какой массы груз нужно положить на поршень после нагревания воздуха в цилиндре до 50° C, чтобы объем воздуха был равен первоначальному? Площадь поршня 30 см 2 .

Задача №4.3.31 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

\(p_0=0,2\) МПа, \(t_0=27^\circ\) C, \(t_1=50^\circ\) C, \(S=30\) см 2 , \(V_1=V_0\), \(m-?\)

Видео:Атмосферное давление. Измерение атмосферного давления. 7 класс.Скачать

Решение задачи:

Решающему может показаться, что раз конечный объем равен первоначальному, что имеет место изохорный процесс. Это предположение не верно, поскольку в данном случае объем меняется, и лишь начальное и конечное его значения равны между собой.

На самом деле все намного интереснее, и все действие описывается двумя процессами.

Когда газ начнут нагревать, то этот процесс нагрева является изобарным (\(p=const\)), т.к. вес поршня \(P\) и давление \(p_ S\), оказываемое атмосферой, не меняются.

Далее, когда на поршень поставят груз некоторой массы \(m\), то объем воздуха уменьшится до первоначального. Давайте подумаем, какой это процесс. Он точно не изохорный, поскольку газ сжимается, и не изобарный, так как давление газа будет увеличиваться, пока поршень с грузом не остановится. Но может ли этот процесс быть изотермическим? Давайте обратимся к первому началу термодинамики:

Читайте также: Цилиндр подъема кузова камаз 65222

Поршень будет совершать работу над газом, поэтому перепишем выражение в следующем виде (так как \(A=-A_ \)):

Нам известно, что теплоту к газу в этом процессе не подводят, т.е. \(Q=0\).

Получается, что внутренняя энергия газа меняется за счет совершения поршнем работы над ним, а значит меняется и температура!

Видимо автор предполагал, что второй процесс будет идти медленно, что температура не будет меняться. Или просто в условии забыли указать об этом явно (кстати, температуру можно держать постоянной, если лишнее тепло отводить). Если решать задачу, исходя из этого предположения (\(T=const\)), тогда мы сможем получить численный ответ, совпадающий с ответом в сборнике.

Процессы, происходящие с газом, и силы, действующие на поршень, можно увидеть на приведенном рисунке.

Запишем силы, действующие на поршень, в самом начале и самом конце:

Вычтем из выражения (2) выражение (1) и выразим массу \(m\):

Запишем объединенный газовый закон (уравнение Клапейрона) для самого начала и самого конца:

Учитывая, что связь между шкалами температур выражается как \(T=t+273\), то:

Подставим полученное выражение в формулу для нахождения массы груза:

Подставим исходные данные в СИ, получим численный ответ:

Видео:Относительная влажность воздуха в цилиндре под поршнем равна 60 - №23875Скачать

Ответ: 4,6 кг.

Видео:Физика 7 класс (Урок№23 - Вес воздуха. Атмосферное давление. Измерение давления. Опыт Торричелли.)Скачать

В цилиндре под поршнем находится воздух под атмосферным давлением

С одним молем гелия, находящегося в цилиндре под поршнем, провели процесс 1–2, изображённый на p–T диаграмме. Во сколько раз изменилась при этом частота ν столкновений атомов со стенками сосуда, то есть число ударов атомов в единицу времени о единицу площади стенок? Начальные и конечные параметры процесса 1–2 приведены на рисунке.

1. При выводе основного уравнения молекулярно-кинетической теории (МКТ) идеального газа считается, что частота ν ударов молекул о стенки сосуда пропорциональна концентрации n молекул и их среднеквадратичной скорости v_ср.кв.: то есть по каждому из трёх измерений молекулы могут двигаться с равной вероятностью в двух направлениях из-за полной хаотичности движения молекул.

2. Согласно уравнению состояния идеального газа в форме p=nkT, где p – давление, T – температура газа, k – постоянная Больцмана,

3. Из уравнения для связи средней кинетической энергии поступательного движения молекул газа с температурой следует, что где m – масса молекул (в данном случае атомов) газа.

4. Таким образом, то есть

5. Окончательно получаем с учётом параметров процесса 1–2, приведённых на рисунке:

1. При выводе основного уравнения молекулярно-кинетической теории (МКТ) идеального газа считается, что частота ударов молекул о стенки сосуда пропорциональна концентрации n молекул и их среднеквадратичной скорости : то есть по каждому из трёх измерений молекулы могут двигаться с равной вероятностью в двух направлениях из-за полной хаотичности движения молекул.

Читайте также: Дэу сенс главный тормозной цилиндр

2. Согласно уравнению состояния идеального газа в форме где — давление, — температура газа, — постоянная Больцмана,

3. Из уравнения для связи средней кинетической энергии поступательного движения молекул газа с температурой следует, что где — масса молекул (в данном случае атомов) газа.

4. Таким образом, то есть

5. Окончательно получаем с учётом параметров процесса 1–2, приведённых на рисунке:

Относительная влажность воздуха в цилиндре под поршнем равна 70 %. Воздух изотермически сжали, уменьшив его объём в два раза. Какова стала относительная влажность воздуха? (Ответ дайте в процентах.)

Относительной влажностью называют отношение давления пара к давлению насыщенного пара при той же температуре. В силу того, что пар можно описывать при помощи уравнения для идеального газа: Для относительной влажности имеем:

Если объем газа уменьшить в 2 раза, его концентрация возрастет в 2 раза. Следовательно, относительная влажность также увеличится в 2 раза. Но, при достижении относительной влажности в 100 %, изменение объема никак не влияет на значение этой относительной влажности. Строго говоря, относительная влажность не может быть больше 100 % (из условий задачи — ).

Ответы указываются без размерностей и специальных знаков (процентов, градусов).

Относительная влажность воздуха в цилиндре под поршнем равна 60%. Воздух изотермически сжали, уменьшив его объём в два раза. Какова стала относительная влажность воздуха? (Ответ дать в процентах.)

Относительная влажность воздуха определяется следующим образом: где — концентрация пара в сосуде, а — концентрация насыщенного пара при той же температуре (эта величина зависит только от температуры воздуха в сосуде). Воздух в сосуде сжимают изотермически, поэтому величинане изменяется. В начальный момент, согласно условию, концентрация пара в сосуде равна При сжатии концентрация начинает расти. На первый взгляд кажется, что уменьшение объема сосуда в два раза приведет к увеличению концентрации пара в два раза и она станет равной Однако, это не так. Концентрация насыщенного пара определяет максимально возможную при данной температуре концентрацию пара, она показывает, какое максимальное количество пара может находиться в единице объема при заданной температуре. Следовательно, конечная концентрация пара в сосуде станет равной Пар станет насыщенным, избытки влаги из воздуха сконденсируются. Конечная относительная влажность воздуха станет равно 100%.

В цилиндре под поршнем находилось твёрдое вещество массой m. Цилиндр поместили в печь. На рисунке схематично показан график изменения температуры t вещества по мере поглощения им количества теплоты Q. Формулы А и Б позволяют рассчитать значения физических величин, характеризующих происходящие с веществом тепловые процессы.

Установите соответствие между формулами и физическими величинами, значение которых можно рассчитать по этим формулам.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Читайте также: Из чего состоит цилиндр геометрическая фигура

1) удельная теплоёмкость твёрдого вещества

2) удельная теплота плавления

3) удельная теплота парообразования

А) При помощи первой формулы рассчитывается удельная теплоёмкость твёрдого вещества.

Б) При помощи второй формулы рассчитывается удельная теплота парообразования.

В цилиндре под поршнем находилось твёрдое вещество. Цилиндр поместили в горячую печь, а через некоторое время стали охлаждать. На рисунке схематично показан график изменения температуры t вещества с течением времени Установите соответствие между участками графика и процессами, отображаемыми этими участками. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

А) EF — процесс нагревания пара (1).

Б) CD — процесс нагревания жидкости (4).

В цилиндре под поршнем находится идеальный одноатомный газ. Формулы А и Б (p — давление; V — объём; ν — количество вещества; T — абсолютная температура) позволяют рассчитать значения физических величин, характеризующих состояние газа. Установите соответствие между формулами и физическими величинами, значение которых можно рассчитать по этим формулам. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Уравнение состояния идеального газа где — молярный объем

Получаем формулу Получаем и

В стеклянном цилиндре под поршнем при комнатной температуре находится только водяной пар. Первоначальное состояние системы показано точкой на -диаграмме. Медленно перемещая поршень, объём под поршнем изотермически уменьшают от до Когда объём достигает значения на внутренней стороне стенок цилиндра выпадает роса. Постройте график зависимости давления в цилиндре от объёма на отрезке от до Укажите, какими закономерностями Вы при этом воспользовались.

1. На участке от до давление под поршнем при сжатии растёт, подчиняясь закону Бойля – Мариотта. На участке от до давление под поршнем постоянно (давление насыщенного пара на изотерме).

На участке от до график – фрагмент гиперболы, на участке от до – горизонтальный отрезок прямой (для экспертов: отсутствие названий не снижает оценку, названия помогают оценке графика, сделанного от руки).

2. В начальном состоянии под поршнем находится ненасыщенный водяной пар, при сжатии число молекул пара неизменно, пока на стенках сосуда не появится роса. В момент появления росы пар становится насыщенным, его давление равно pн. Поэтому на участке от до давление под поршнем растёт, подчиняясь закону Бойля – Мариотта: т. е.

График зависимости – фрагмент гиперболы.

3. После того как на стенках сосуда появилась роса, пар при медленном изотермическом сжатии остается насыщенным, в том числе при При этом количество вещества пара уменьшается, а количество вещества жидкости увеличивается (идёт конденсация пара). Поэтому график на участке от до будет графиком константы, т. е. отрезком горизонтальной прямой.