2017-06-30
В цилиндре под невесомым поршнем площадью $S = 100 см^ $ находится $m_ = 18 г$ насыщенного водяного пара. В цилиндр впрыскивают $m_ = 18 г$ воды при $t_ = 0^ С$. На сколько переместится поршень? Теплоемкостью и теплопроводностью цилиндра пренебречь. Снаружи цилиндра нормальное атмосферное давление $p_ = 10^ Па$. Удельная теплоемкость и теплота парообразования для воды $c = 4,2 \cdot 10^ Дж/(кг \cdot К)$ и $r = 2,3 \cdot 10^ Дж/кг$.
Так как пар в цилиндре насыщенный и давление его $p_ = 1атм.$, т.е. равно атмосферному, то температура пара $t = 100^ С$, или $T = 273 + t = 373 К$. Чтобы найти характеристики равновесного состояния после введения в цилиндр воды, посчитаем количество теплоты $Q_ $, необходимое для нагревания введенной воды до $100^ С$, и количество теплоты $Q_ $, которое сможет выделиться при этой температуре при конденсации всего пара:
$Q_ = m_ ct = 7560 Дж$,
$Q_ = r \cdot m_ = 414000 Дж$.
Сопоставление $Q_ $ и $Q_ $ показывает, что введенная в цилиндр вода нагреется до $t = 100^ С$ за счет теплоты, выделившейся при конденсации части пара. Таким образом, равновесное состояние системы установится при температуре $T = t + 273 = 373^ С$. Масса сконденсированного пара
$\Delta m = \frac > \approx 3,3 г$.
При этом оставшийся пар будет занимать объем
Так как до введения воды в цилиндр объем, занимаемый паром,
то перемещение поршня в цилиндре составит
При нахождении перемещения полагалось, что объем, занимаемый водой в цилиндре, пренебрежимо мал по сравнению с $V_ $ и $V$. В этом можно удостовериться, сравнив объем воды $V_ = \frac > >$ ($ \rho_ $ — плотность воды) с $V_ $ и $V$.
Видео:Вся термодинамика от Q до A для второй части за 3 часа | ЕГЭ 2024 по физикеСкачать
В цилиндре закрытом невесомым поршнем
В теплоизолированном цилиндре, разделённом на две части тонким невесомым теплопроводящим поршнем, находится идеальный одноатомный газ. В начальный момент времени поршень закреплён, а параметры состояния газа — давление, объём и температура — в одной части цилиндра равны p1 = 1 атм, V1 = 1 л и Т1 = 300 К, а в другой, соответственно, р2 = 2 атм, V2 = 1 л и Т2 = 600 К. Поршень отпускают, и он начинает двигаться без трения. Какое давление газа установится в цилиндре спустя достаточно долгое время, когда будет достигнуто состояние равновесия? Теплоёмкостями цилиндра и поршня можно пренебречь.
Запишем уравнение состояния (уравнение Клапейрона — Менделеева) для газа в обеих частях цилиндра в начальный момент времени:
Из первого начала термодинамики следует, что внутренняя энергия газа в этом процессе сохраняется, так как газ не обменивается теплотой с окружающими телами и не совершает работы. Запишем выражения для внутренней энергии газа.
а в установившемся состоянии равновесия:
Отсюда окончательно получаем:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае — записаны уравнение Клапейрона-Менделеева, выражение для внутренней энергии идеального одноатомного газа, первое начало термодинамики);
II) описаны все вводимые в решение буквенные обозначения физических величин (за исключением, возможно, обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений, используемых в условии задачи);
III) проведены необходимые математические преобразования (допускается вербальное указание на их проведение) и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, -представлены не в полном объёме или отсутствуют.
При ПОЛНОМ правильном решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты, не заключены в скобки, рамку и т. п.).
При ПОЛНОМ решении в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца.
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
Видео:В вертикальном цилиндре, закрытом лёгким поршнем, находится бензол (С6H6) при температуре - №34152Скачать
В цилиндре закрытом невесомым поршнем
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:ЗАДАЧА, УНИЧТОЖИВШАЯ ТЫСЯЧИ ШКОЛЬНИКОВ НА ЕГЭ ПО ФИЗИКЕ!Скачать
В цилиндре закрытом невесомым поршнем
Задание 30. В вертикальном цилиндре, закрытом лёгким поршнем, находится ацетон () при температуре кипения t = 56 °С. В результате сообщения ацетону некоторого количества теплоты часть его превращается в пар, который при изобарном расширении совершает работу, поднимая поршень. Удельная теплота парообразования ацетона Дж/кг, а его молярная масса кг/моль. Какая часть подводимого к ацетону количества теплоты превращается в работу? Объёмом жидкого ацетона и трением между поршнем и цилиндром пренебречь.
1. В соответствии с первым началом термодинамики подводимое количество теплоты равно сумме изменения внутренней энергии системы и совершённой механической работы: Q = ΔU + А. При кипении ацетона происходит его изобарное расширение. Работа пара А = pΔV , где р — атмосферное давление, ΔV — изменение объёма.
2. Считая пар идеальными газом, воспользуемся уравнением Менделеева-Клапейрона для определения изменения объёма за счёт испарившегося ацетона массой Δm: , где М = кг/моль — молярная ацетона бензола, Т = 56 + 273 = 329 К — температура кипения ацетона. Отсюда
3. Количество теплоты Q, необходимое для испарения массы Δm бензола, пропорционально удельной теплоте парообразования Q = ΔmL.
4. Искомая величина определяется отношением
Видео:Сосуд под поршнемСкачать
В цилиндре закрытом невесомым поршнем
Задание 30. В вертикальном цилиндре, закрытом лёгким поршнем, находится бензол () при температуре кипения t = 80 °С. При сообщении бензолу некоторого количества теплоты часть его превращается в пар, который при изобарном расширении совершает работу, поднимая поршень. Удельная теплота парообразования бензола Дж/кг, а его молярная масса 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.
1. В соответствии с первым началом термодинамики подводимое количество теплоты равно сумме изменения внутренней энергии системы и совершённой механической работы: Q = ΔU + А. При кипении бензола происходит его изобарное расширение. Работа пара А = pΔV , где р — атмосферное давление, ΔV — изменение объёма.
2. Считая пар идеальными газом, воспользуемся уравнением Менделеева-Клапейрона для определения изменения объёма за счёт испарившегося бензола массой Δm: , где М = кг/моль — молярная масса бензола, Т = 80 + 273 = 353 К — температура кипения бензола. Отсюда
3. Количество теплоты Q, необходимое для испарения массы Δm бензола, пропорционально удельной теплоте парообразования Q = ΔmL.
4. Искомая величина определяется отношением
Видео:24 задание - Поршень ФИЗИКА ЕГЭ АбельСкачать
В цилиндре закрытом невесомым поршнем
В теплоизолированном цилиндре, разделённом на две части тонким невесомым теплопроводящим поршнем, находится идеальный одноатомный газ. В начальный момент времени поршень закреплён, а параметры состояния газа — давление, объём и температура — в одной части цилиндра равны и а в другой, соответственно, и Поршень отпускают, и он начинает двигаться без трения. Какое давление газа установится в цилиндре спустя достаточно долгое время, когда будет достигнуто состояние равновесия? Теплоёмкостями цилиндра и поршня можно пренебречь.
Запишем уравнение состояния (уравнение Клапейрона — Менделеева) для газа в обеих частях цилиндра в начальный момент времени:
Из первого начала термодинамики следует, что внутренняя энергия газа в этом процессе сохраняется, так как газ не обменивается теплотой с окружающими телами и не совершает работы. Запишем выражения для внутренней энергии газа. В начальный момент
и в установившемся состоянии равновесия:
Из закона сохранения энергии получаем:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае — записаны уравнение Клапейрона-Менделеева, выражение для внутренней энергии идеального одноатомного газа, первое начало термодинамики);
II) описаны все вводимые в решение буквенные обозначения физических величин (за исключением, возможно, обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений, используемых в условии задачи);
III) проведены необходимые математические преобразования (допускается вербальное указание на их проведение) и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, -представлены не в полном объёме или отсутствуют.
При ПОЛНОМ правильном решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты, не заключены в скобки, рамку и т. п.).
При ПОЛНОМ решении в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца.
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
💥 Видео
№ 501-600 - Физика 10-11 класс РымкевичСкачать
Урок 3. Решение задач на МКТ. Высокий уровень. ЕГЭСкачать
В цилиндр объёмом 0,5 м3 насосом закачивается воздух со скоростью 0,002 кг/с. В верхнем - №29367Скачать
ВСЯ теория и ВСЕ качественные задачи по МКТ и Термодинамике для ЕГЭ 2024 по физикеСкачать
✓ Задача про цилиндр | ЕГЭ-2018. Задание 14. Математика. Профильный уровень | Борис ТрушинСкачать
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕСС СЖИМАЕТ ПРЕДМЕТЫ В ЦИЛИНДРЕСкачать
Видеоурок по математике "Цилиндр"Скачать
Гидравлический пресс. Поршневой жидкостной насос | Физика 7 класс #35 | ИнфоурокСкачать
Урок 6 (осн). Вычисление и измерение объемаСкачать
ЕГЭ физика. МКТСкачать
В горизонтальном цилиндрическом сосуде - Задача ЕГЭ по физике Часть 2Скачать
МКТ_Задачи2Скачать
Объём цилиндра измерили с помощью мензурки (см. рисунок). Масса цилиндра равна 320 г. - №27231Скачать
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕСС ДАВИТ ПРЕДМЕТЫ В ЗАКРЫТОЙ ЕМКОСТИСкачать
