В вертикальном цилиндре под поршнем находится гелий

Видео:ЕГЭ по физике. Задание 30 "Термодинамика"Скачать

В вертикальном цилиндре под поршнем находится гелий

2017-03-24
В вертикальном теплоизолированном цилиндре находится гелий, давление которого удерживает поршень массы $M$ с подвешенным к нему грузом массы $m$. Выше поршня вакуум. Поршень находится на высоте $H$, а груз — на высоте $H_ $ над дном цилиндра. Груз отрывается, падает на дно и прилипает. Насколько поднимется поршень, когда снова установится равновесие? Считать, что вся выделенная энергия пошла на нагрев газа. Объём груза мал по сравнению с объёмом гелия. Ускорение свободного падения $g$.

Давление в сосуде определяется массой поршня и равно $P = (M + m)g/S$ до отрыва груза и $P^ = Mg/S$ после отрыва груза, где $S$ — площадь поршня. Пусть $\nu$ — число молей газа в сосуде, а $h$ — высота, на которую поднимется поршень после отрыва груза. Тогда из уравнения состояния идеального газа получаем

$\begin \nu RT_ = (M+m)gH, \nu RT = Mg(H+h). \end $

Тепло $Q = mg H_ $, выделившееся при неупругом ударе, идёт на работу по подъёму поршня $A = Mgh$ и приращение внутренней энергии гелия:

$\Delta U = \frac \nu R \Delta T = \frac (Mg(H + h) — (M + m)gH) = \frac (Mgh — mgH)$.

Из закона сохранения энергии (первое начало термодинамики) следует

$mgH_ = Mgh + \frac (Mgh — mgH) \Rightarrow h = \frac — 3H)m> $.
Ответ: $h = \frac — 3H)m> $.

Видео:В высоком вертикальном цилиндрическом сосуде под тяжелым поршнем, способным перемещаться - №24421Скачать

В вертикальном цилиндре под поршнем находится гелий

2017-11-06
В теплоизолированном вертикально расположенном цилиндре находится один моль гелия (см. рис.). На поршень, который может перемещаться без трения, кладут гирю. Новое установившееся равновесное давление в цилиндре становится в два раза больше первоначального. Считая газ идеальным, определить отношение $V/V_ $, где $V$ — конечный, a $V_ $ — начальный объемы. Внешнее давление отсутствует. Поршень теплонепроницаем.

Для идеального газа из основного уравнения имеем:

Поскольку процесс перемещения поршня под действием гири можно считать адиабатическим (цилиндр теплоизолирован), приращение внутренней энергии газа равно работе сил давления:

Пусть $m$ — масса поршня. Величина $mg = p_ S$, где $S$ — площадь поршня. Так как новое равновесное давление $2p_ $ то, следовательно, сила, действующая на газ со стороны поршня с гирей, $2p_ S = 2mg$ (т.е. гиря имеет такую же массу, как поршень). Работу сил давления в данном случае можно определить из закона сохранения энергии, она равна изменению потенциальной энергии поршня с гирей:

Читайте также: Каунти автобус тормозные цилиндры

где $V_ = Sh_ $ и $V = Sh$ — начальный и конечный объемы. Таким образом,

Выражая из (1) $T/T_ $ и подставляя его в (2), после простых преобразований получим:

$C \left ( 2 \frac > — 1 \right ) = 2 \frac

V_ > > \left ( 1 — \frac > \right )$,

Учитывая, что для гелия как одноатомного газа $C = \frac R$, получим:

Видео:Падение поршня в цилиндреСкачать

В вертикальном цилиндре под поршнем находится гелий

В вакууме закреплён горизонтальный цилиндр (см. рисунок). В цилиндре находится гелий, запертый поршнем.

Поршень массой 90 г удерживается упорами и может скользить влево вдоль стенок цилиндра без трения. В поршень попадает пуля массой 10 г, летящая горизонтально со скоростью 400 м/с, и застревает в нём. Температура гелия в момент остановки поршня в крайнем левом положении возрастает на 64 К. Чему равно количество вещества гелия в цилиндре? Считать, что за время движения поршня газ не успевает обменяться теплом с цилиндром и поршнем.

1. Запишем закон сохранения импульса:

где и — масса пули и поршня соответственно, — скорость пули, — скорость поршня с застрявшей пулей.

Поршень будет двигаться со скоростью:

2. Поршень с пулей будет обладать кинетической энергией, которая затем перейдёт в работу по сжатию газа:

3. Так как газ не успевает обменяться теплом с цилиндром и поршнем, то сжатие газа будет являться адиабатичным процессом. По первому началу термодинамики Вследствие этого процесса вся механическая энергия движения поршня с пулей пойдет на нагрев газа, поэтому:

4. Найдем отсюда количество вещества в цилиндре:

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:Теплоизолированный цилиндр разделён подвижным теплопроводящим поршнем на две части. В одной - №29369Скачать

В вертикальном цилиндре под поршнем находится гелий

В цилиндре под поршнем находится 1 моль гелия в объёме V₁ под некоторым давлением p, причём среднеквадратичная скорость движения атомов гелия равна v₁ = 400 м/с. Затем объём гелия увеличивают до V₂ = 4V₁ таким образом, что при этом отношение в процессе остаётся постоянным (v — среднеквадратичная скорость газа, V — занимаемый им объём). Какое количество теплоты Q было подведено к гелию в этом процессе?

Среднеквадратичная скорость молекул (атомов) идеального газа, согласно основному уравнению молекулярно-кинетической теории газов и определению температуры, равна Отсюда температура газа Давление 1 моля газа, согласно уравнению состояния идеального газа, то есть уравнению Клапейрона — Менделеева, равно

В данном процессе, согласно условию, отношение откуда следует, что то есть что процесс — изобарический, причём

Согласно первому началу термодинамики искомое количество теплоты где изменение внутренней энергии гелия а работа 1 моля газа при равна Таким образом,

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов, определение температуры, уравнение Клапейрона–Менделеева, первое начало термодинамики, выражения для внутренней энергии идеального одноатомного газа и для работы газа при изобарическом процессе);

II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений величин, используемых в условии задачи);

III) проведены необходимые математические преобразования, приводящие к правильному ответу;

В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.).

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/ вычисления не доведены до конца.

Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа.

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:Гидравлическая машинаСкачать

С какой силой нужно надавить на сферический поршень, чтобы он опустился до основания цилиндра?

Доброго времени суток! Пожалуйста, помогите решить задачку:

В вертикальном цилиндре под сферическим поршнем радиусом 0,1 м находится гелий массой 2*10^(-4) кг при температуре 300 К. Масса поршня 12 кг, атмосферное давление 10^5 Па. С какой силой нужно надавить на поршень, чтобы он опустился до основания цилиндра?

Помощь в написании контрольных, курсовых и дипломных работ здесь.

С какой силой нужно давить на поршень
В вертикальном цилиндре под сферическим поршнем радиусом 0,1 м находится гелий массой 410-4.

Нужно чтобы div опустился в самый низ
Нужно чтобы div опустился в самый низ, чтобы все выровнялось.. Цена и добавить в корзину находятся.

Заданы радиус основания и высота цилиндра. Вычислить площадь основания и объем
заданы радиус основания и высота цилиндра. вычислить площадь основания и объем. площадь основания.

Если процесс изотермический:

Отсюда находим F.
Как-то-так

Мне представляется разумным:
>
Так как чем больше тем лучше, конечно. Тогда это разумно делать изотермически. Давление будет линейно от перемещения, при этом среднего по перемещению усилия будет достаточно не только энергетически, но и хватит для преодоления сопротивления (в сумме с изменением импульса тормозящегося поршня). То есть он вначале разгонится а потом когда наше усилие сравняется с усилием давления начнёт тормозиться. Об основание цилиндра не стукнется другими словами. Налицо безударная схема работы))
То есть осталось посчитать работу и разделить на перемещение.

💥 Видео

35 задача. Молекулярная физика. Внутренняя энергия. Физика. ЕГЭ 1000 задач. Решение. ФИПИ 2021.Скачать

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

5 задач на МКТ и термодинамику | ФИЗИКА ЕГЭСкачать

Урок 3. Решение задач на МКТ. Высокий уровень. ЕГЭСкачать

ВСЕ ТИПЫ 24 ЗАДАНИЕ | МКТ | РЕШАЕМ ВМЕСТЕ | ЕГЭ ФИЗИКА 2024 | ДЕМИДОВАСкачать

Физика ЕГЭ | Условие плавания | Термодинамика | Разбор темы с репетитором | Готовое решение 2х задачСкачать

Галилео. Эксперимент ⚠ Картезианский водолаз 🚰 Cartesian diverСкачать

Как возникает подъёмная сила крыла?Скачать

Самая жесткая задача из МКТ двумя способамиСкачать

Разбор 30 задачи досрочного варианта ЕГЭ по физике 2020. Внутренняя энергия системы.Скачать

В цилиндрическом сосуде, закрытом подвижным поршнем, находится водяной пар и капля воды - №24092Скачать

Галилео. Эксперимент. Атмосферное давлениеСкачать

Гелий в количестве ν = 3 моль изобарно сжимают, совершая работу A1 = 2,4 кДж. При этом - №24389Скачать

Трубка Пито и скоростной напорСкачать