В цилиндре под поршнем задача

В вертикальном цилиндре, закрытом лёгким поршнем, находится бензол (С₆H₆) при температуре кипения t = 80 °C. При сообщении бензолу некоторого количества теплоты часть его превращается в пар, который, расширяясь при постоянном давлении, совершает работу, поднимая поршень. Удельная теплота парообразования бензола L = 396·10 3 Дж/кг, его молярная масса M = 78·10 −3 кг/моль. Какая часть подводимого к бензолу количества теплоты идёт на увеличение внутренней энергии системы? Объёмом жидкого бензола и трением между поршнем и цилиндром пренебречь.

Состояние идеального газа описывается уравнение Менделеева — Клапейрона При кипении масса пара увеличивается, температура пара равна температуре кипения и остаётся постоянной пока весь бензол не выкипит, давление по условию также постоянно. Значит, выполняется соотношение

При передаче газу теплоты испаряется бензола. Найдём работу, которую совершает пар:

И по первому началу термодинамики

увеличение внутренней энергии составляет 90,5% от подводимого количества теплоты.

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: уравнение Менделеева—Клапейрона, первый закон термодинамики, выражения для работы газа при изобарном процессе и для внутренней энергии идеального одноатомного газа);

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

Задача С2. В цилиндре под поршнем находится газ. Масса поршня m, площадь его основания S. С какой силой надо давить на поршень, чтобы объем воздуха под ним уменьшился вдвое и при этом температура воздуха будет повышена на 60% ? Атмосферное давление нормальное. Трением пренебречь.

Задача С2. В цилиндре под поршнем находится газ. Масса поршня m, площадь его основания S. С какой силой надо давить на поршень, чтобы объем воздуха под ним уменьшился вдвое и при этом температура воздуха будет повышена на 60% ? Атмосферное давление нормальное. Трением пренебречь.

Обозначим атмосферное давление, — первоначальное давление воздуха под поршнем, — конечное давление воздуха под поршнем, F — силу давления на поршень, — первоначальный объем воздуха под поршнем, — конечный объем воздуха под поршнем, g — ускорение свободного падения, — начальную температуру воздуха под поршнем, — конечную температуру воздуха под поршнем, — изменение температуры воздуха.

Согласно условию при неизменной массе воздуха под поршнем изменялись все три параметра его состояния: давление, объем и температура. Поэтому применим объединенный газовый закон:

С учетом условия задачи и этих равенств первое уравнение примет вид: ,

Ответ: .

Эта задача взята со страницы подробного решения задач по физике, там расположена теория и подробное решения задач по всем темам физики:

Возможно вам будут полезны эти задачи:

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

Видео:В цилиндре под поршнем находилось твёрдое вещество массой m. Цилиндр поместили в печь. На - №Скачать

В цилиндре под поршнем находится воздух. Вес поршня 60 Н

Видео:Падение поршня в цилиндреСкачать

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:С одним молем гелия, находящегося в цилиндре под поршнем, провели процесс 1–2, изображённый - №24328Скачать

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

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:Физика В цилиндре под поршнем находится газ массой 20 г. Для повышения температуры газа на 10 КСкачать

В цилиндре под поршнем находится газ. Масса поршня 0,6 кг

Видео:Относительная влажность воздуха в цилиндре под поршнем равна 75. Объём воздуха изотремически - №Скачать

Условие задачи:

В цилиндре под поршнем находится газ. Масса поршня 0,6 кг, его площадь 20 см 2 . С какой силой надо действовать на поршень, чтобы объем газа в цилиндре уменьшился вдвое? Температура газа не изменяется, атмосферное давление нормальное.

Задача №4.3.26 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

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

Решение задачи:

Силы, приложенные к поршню, изображены на рисунке. В начале сила давления газа на поршень уравновешена силой тяжести поршня и атмосферным давлением. В конце, когда объем газа уменьшится вдвое, давление газа возрастет, и возникшую дополнительную силу необходимо уравновесить внешней силой \(F\).

В этих двух случаях первый закон Ньютона записывается в таком виде:

Вычтем (2) из (1), тогда получим:

Теперь найдем взаимосвязь между начальным \(p_0\) и конечным \(p_1\) давлением. Известно, что температура газа не изменяется, т.е. имеем дело с изотермическим процессом, который описывается законом Бойля-Мариотта:

Поскольку объем газа в цилиндре уменьшиться вдвое, т.е. \(V_1=\frac \), то:

Конечное давление будет в два раза больше начального. Подставим это равенство вместо \(p_1\) в выражение (3). В итоге получим:

Если посмотреть теперь на выражение (1), то можно утверждать, что:

Подставим в эту формулу исходные данные в системе СИ:

\[F = 0,6 \cdot 10 + \cdot 20 \cdot > = 206\;Н = 0,2\;кН\]

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

Ответ: 0,2 кН.

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:ЕГЭ Физика 2024 Интересная задача 27 из реального варианта 2023 (цилиндр с поршнем)Скачать

В цилиндре под поршнем находится вода массой 35 мг и пар массой 25 мг

Видео:📣📣📣ФИЗИКА ЕГЭ 2020. Решение задачи из C-части.Скачать

Условие задачи:

В цилиндре под поршнем находится вода массой 35 мг и пар массой 25 мг при температуре 27° C. Газ изотермически расширяется. При каком объеме вода в цилиндре полностью испарится, если давление насыщенного пара при этой температуре 3,56 кПа?

Задача №4.3.29 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

\(m_в=35\) мг, \(m_п=25\) мг, \(t=27^\circ\) C, \(p_ =3,56\) кПа, \(V-?\)

Видео:Относительная влажность воздуха в цилиндре под поршнем равна 73. Воздух в конечное его давление - №Скачать

Решение задачи:

Во-первых, если в сосуде находится пар с водой, то он является насыщенным.

Во-вторых, давление пара при изотермическом расширении меняться не будет (то есть так и будет оставаться равным давлению насыщенного пара) – до тех пор, пока вся вода не испарится.

Интересно, что процесс является и изотермическим, и изобарным – такое возможно для водяного пара (изотерма пара), но будет меняться масса пара за счет испарения воды.

Для решения задачи запишем уравнение Клапейрона-Менделеева для конца процесса испарения:

Теперь выразим искомый объем \(V\), учитывая взаимосвязь шкал Цельсия и Кельвина \(T=t+273\):

Напомним, что молярная масса воды (H₂O) равна 18 г/моль или, если выражать в системе измерения СИ, 0,018 кг/моль.

Вычислим ответ, подставив численно исходные данные в системе СИ:

\[25\; мг = 25 \cdot >\; г = 25 \cdot >\; кг\]

\[35\; мг = 35 \cdot >\; г = 35 \cdot >\; кг\]

Видео:Относительная влажность воздуха в цилиндре под поршнем равна 70  - №23888Скачать

Ответ: 2330 см 3 .

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

Относительная влажность воздуха в цилиндре под поршнем равна 50. Воздух изотермически - №23877Скачать

Газ под поршнем в цилиндре с клыкамиСкачать

В стеклянном цилиндре под поршнем при комнатной температуре t 0​ находится только водяной - №29059Скачать

В цилиндре под поршнем находится твердое вещество. Цилиндр поместили в раскаленную печь - №24125Скачать

Сосуд под поршнемСкачать

В цилиндре под поршнем находится твердое вещество. Цилиндр поместили в раскаленную печь - №24124Скачать

В цилиндре под подвижным поршнем находится воздух с относительной влажностью 40 при - №24061Скачать