В закрытом с обоих торцов цилиндре объемом

2017-06-30
В вертикальном закрытом с обоих торцов цилиндре находится массивный поршень, по обе стороны которого по одному молю воздуха при одинаковой температуре. Давление газа в верхней части сосуда $p_ = 150кПа$, в нижней $p_ = 250 кПа$. Во сколько раз был увеличен общий занимаемый газом объем, если при неизменном количестве и температуре газа, а так же массе и размерах поршня, давление газа в верхней части сосуда стало $p_ = 50 кПа$. Трение поршня о стенки цилиндра пренебрежимо мало.

Исходные давления в обеих частях цилиндра меньше $10^ Па$, поэтому газ в них как в начальном, так и в конечном состоянии можно считать идеальным.

Уравнения состояния газов, находящихся в каждой из частей цилиндра, имеют вид:
начальное состояние — $V_ = \frac

>$;
конечное состояние — $V_ = \frac

$V_ , V_ $ — исходные объемы газов в верхней и нижней частях цилиндра; $V_ , V_ $ — конечные объемы газов в тех же частях цилиндра; $p_ $ — давление в нижней части цилиндра. При записи уравнений состояния приняты во внимание неизменность количества газа и его температуры.

Давление в нижней части цилиндра всегда больше давления в верхней части на величину давления $p_ $, создаваемого весом поршня, т.е.

Отсюда $p_ = p_ + ( p_ — p_ )$.
Отношение общих объемов, занимаемых газом, в начальном и конечных состояниях

Видео:В закрытом гофрированном цилиндре переменного объёма (сильфон) находится воздух при - №27347Скачать

В закрытом с обоих торцов цилиндре объемом

2020-04-09
В закрытом с обоих торцов цилиндре при температуре $100^ С$ находятся пары воды и гелий, отделенные друг от друга гладким тяжелым поршнем. Когда ось цилиндра была горизонтальной, объемы пара и гелия были равны друг другу, а давление водяного пара было в $n = 3$ раза меньше давления насыщенного пара воды при $100^ С$ . После того как цилиндр поставили вертикально, через достаточно большой промежуток времени половина пара сконденсировалась. Определите установившееся давление $p$ гелия в вертикально расположенном цилиндре, если температура в обеих частях цилиндра все время поддерживалась неизменной. Нормальное атмосферное давление равно $p_ = 10^ Па$.

Пусть $p_ = p_ = 10^ Па$ — давление насыщенного пара воды при $100^ C$, $V$ — объемы пара и гелия в исходном состоянии, $\nu_ $ — число молей пара, а $\nu_ $ — число молей гелия. Поскольку давления и объемы пара и гелия в исходном состоянии равны друг другу, то

V > $, где $T = 373 К$.

Так как в вертикально стоящем цилиндре часть пара сконденсировалась при неизменной температуре, то гелий должен находиться в верхней части цилиндра, а давление в нижней части цилиндра должно стать равным $p_ $. Поскольку плотность пара во много раз меньше плотности воды при $100^ С$, то объемом сконденсировавшейся воды можно пренебречь, а потому занятый гелием объем можно считать равным

Читайте также: Ремонт заднего тормозного цилиндра ниссан альмера н16

Поэтому, согласно уравнению Менделеева-Клапейрона, искомое давление гелия равно

Видео:В цилиндр объёмом 0,5 м3 насосом закачивается воздух со скоростью 0,002 кг/с. В верхнем - №29367Скачать

В закрытом с обоих торцов цилиндре объемом

2018-04-16
В вертикальном закрытом с обоих торцов цилиндре находится легкоподвижный поршень, по обе стороны которого — по одному молю воздуха. В равновесном состоянии при температуре $T_ = 300 К$ объем верхней части цилиндра в $\eta = 4,0$ раза больше объема нижней части. При какой температуре отношение этих объемов станет $\eta^ = 3,0$?

Пусть $p_ $ и $p_ $ — давление в верхней и нижней части цилиндра соответственно при температуре $T_ $. В положении равновесия для поршня:

$p_ S + mg = p_ S$ или, $p_ + \frac = p_ $ ($m$ — масса поршня).
Но $p_ = \frac > >$ (где начальный объем нижней части)
Итак, $\frac > > + \frac = \frac > >$, $ \frac = \frac > > \left ( 1 — \frac \right )$ (1)

Пусть $T^ $ — искомая температура, и при этой температуре объем нижней части становится $V^ $, то согласно условию задачи объем верхней части становится $\eta^ V^ $

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

Так как общий объем должен быть постоянным,

Полагая значение $V^ $ в уравнении (3), получаем

Видео:Гармонические колебания поршня в герметично закрытом с обоих сторон цилиндреСкачать

В закрытом с обоих торцов цилиндре объемом

2017-06-30
В вертикальном закрытом с обоих торцов цилиндре находится массивный поршень, по обе стороны которого по одному молю воздуха при одинаковой температуре. Отношение верхнего объема к нижнему $n = 4,0$. Каким станет отношение объемов, если общий объем, занимаемый газом, уменьшить в $k = 2,0$ раза, а количество и температуру газа, а также массу и размеры поршня оставить неизменными. Трение поршня о стенки цилиндра пренебрежимо мало.

Пусть $V_ $ и $V_ $ — начальные объемы газов в верхней и нижней частях цилиндра; $V_ $ и $V_ $ — объемы тех же газов после их сжатия. По условию задачи $\frac > > = n$. Общий объем газов до сжатия $V_ = V_ + V_ = (n+1) V_ $.

Давление в нижней части цилиндра всегда больше давления в его верхней части на величину давления $p_ $, создаваемого весом поршня, т.е.

Подставляем сюда выражения для давлений из уравнения Клапейрона — Менделеева, приняв во внимание тот факт, что количество и температура газа при их сжатии не изменились

По условию задачи общий объем газа уменьшается в $k$ раз, поэтому

Из двух последних равенств находим

Преобразуя это равенство и сделав в нем замену $r = \frac > >$, получим квадратное уравнение относительно искомой величины $r$

Физический смысл имеет только один корень этого уравнения:

Видео:Парадокс сужающейся трубыСкачать

В закрытом с обоих торцов цилиндре объемом

Видео:Физика Посередине откачанной и запаянной с обоих концов горизонтальной трубки длиной 1 м находитсяСкачать

Разделы

Видео:Полное внутреннее отражениеСкачать

Дополнительно

Задача по физике — 3638

Масса $m = 716 мг$ органического соединения в газообразном состоянии, имеющего формулу ($C_ H_ O)_ $ при давлении $p = 10^ Па$ и температуре $t = 200^ С$ занимает объем $V = 243 см^ $. Найдите значение параметра $n$. Атомные массы: углерода $\mu_ = 12 г/моль$, водорода $\mu_ = 1 г/моль$, кислорода $\mu = 16 г/моль$.

Задача по физике — 3639

Аквалангисту необходимо определить глубину озера. Никаких иных инструментов, кроме цилиндрической мензурки с делениями у него нет. Как ему справиться с задачей?

Задача по физике — 3640

Два баллона с кислородом вместимостью 2 и 7 л соединили трубкой. Какое давление установится в баллонах, если до соединения оно соответственно было равно $1,0 \cdot 10^ Па$ и $0,52 \cdot 10^ Па$? Температура газа не изменилась.

Задача по физике — 3641

Объем некоторой массы идеального газа при изобарическом нагреве на $\Delta T = 10 К$ увеличился на $\alpha = 0,03$ части от первоначальной величины. Определить начальную температуру газа.

Задача по физике — 3642

Определить температуру газа, находящегося в закрытом сосуде, если давление газа увеличивается на 0,4 % первоначального давления при нагревании газа на $1^ С$.

Задача по физике — 3643

При нагревании некоторой массы идеального газа на $\Delta t = 250^ С$ его объем увеличился на $\alpha = 1/7$, а его давление увеличилось на $\beta = 1/2$ своего первоначального значения. Какова была первоначальная температура газа?

Читайте также: Принцип работы переднего тормозного цилиндра

Задача по физике — 3644

На какую глубину в жидкости плотности $\rho$ надо погрузить открытую трубку длиной $L$, чтобы, закрыв верхнее отверстие, вынуть столбик жидкости высотой $L/2$? Атмосферное давление $p_ $.

Задача по физике — 3645

Бутылка, наполненная газом, плотно закрыта пробкой, площадь поперечного сечения которой $S = 2,5 см^ $. До какой температуры надо нагреть газ, чтобы пробка вылетела из бутылки, если сила трения, удерживающая пробку $F = 12 Н$? Начальное давление газа в бутылке и наружное давление воздуха одинаковы и равны $p_ = 100 кПа$, а начальная температура $T_ = 270 К$.

Задача по физике — 3646

Внутри закрытого с обоих концов горизонтального цилиндра имеется тонкий поршень, который может скользить в цилиндре без трения. С одной стороны поршня находится водород массой $m_ = 3,0 г$, с другой — азот массой $m_ = 21 г$. Молярные массы водорода и азота $\mu_ = 2 г/моль$ и $\mu_ = 28 г/моль$ соответственно. Какую часть объема цилиндра занимает водород?

Задача по физике — 3647

В вертикальном закрытом с обоих торцов цилиндре находится массивный поршень, по обе стороны которого по одному молю воздуха при одинаковой температуре. Давление газа в верхней части сосуда $p_ = 150кПа$, в нижней $p_ = 250 кПа$. Во сколько раз был увеличен общий занимаемый газом объем, если при неизменном количестве и температуре газа, а так же массе и размерах поршня, давление газа в верхней части сосуда стало $p_ = 50 кПа$. Трение поршня о стенки цилиндра пренебрежимо мало.

Задача по физике — 3648

В вертикальном закрытом с обоих торцов цилиндре находится массивный поршень, по обе стороны которого по одному молю воздуха при одинаковой температуре. Отношение верхнего объема к нижнему $n = 4,0$. Каким станет отношение объемов, если общий объем, занимаемый газом, уменьшить в $k = 2,0$ раза, а количество и температуру газа, а также массу и размеры поршня оставить неизменными. Трение поршня о стенки цилиндра пренебрежимо мало.

Задача по физике — 3649

Свободно перемещающийся непроницаемый, тонкий и невесомый поршень делит цилиндрический сосуд объемом $V = 100 л$ на две части. В одну часть сосуда вводят некоторое количество воды, а в другую некоторое количество газа. В сосуде поддерживают температуру $T = 373 К$. Какое давление установится в сосуде, если в него вводят:
а) $m_ = 74 г$ воды, $m_ = 10 г$ водорода;
б) $m_ = 74 г$ воды, $m_ = 74 г$ углекислого газа;
в) $m_ = 36 г$ воды, $m_ = 2,8 г$ азота.
Молярные массы: воды $\mu_ = 18 г/моль$, водорода $\mu_ > = 2 г/моль$, углекислого газа $\mu_ > = 44 г/моль$, азота $\mu_ > = 28 г/моль$.

Задача по физике — 3650

Определить плотность смеси $m_ =4 г$ водорода и $m_ = 32 г$ кислорода при температуре $t = 7^ С$ и давлении $p = 10^ Па$. Молярные массы: водорода $\mu_ = 2 г/моль$ и кислорода $\mu_ = 32 г/моль$.

Задача по физике — 3651

Баллон емкостью $V_ = 2 л$ заполнен газом при давлении $p_ = 12 \cdot 10^ Па$, другой баллон емкостью $V_ = 5 л$ заполнен тем же газом при давлении $p_ = 2,2 \cdot 10^ Па$. Какое давление установится в баллонах, если их соединить тонкой трубкой? Процесс изотермический.

Задача по физике — 3652

Какой воздух тяжелее — сухой или влажный (при одинаковых температуре и давлении)?

Видео:В вертикальном цилиндре, закрытом лёгким поршнем, находится бензол (С6H6) при температуре - №34152Скачать

В закрытом с обоих торцов цилиндре объемом

Видео:Задача про ЦИЛИНДР / Как найти объем детали? / Профиль ЕГЭСкачать

Разделы

Видео:Эта тема ВСЕГДА встречается на экзамене ЦТ — Изопроцессы (Физика для чайников)Скачать

Дополнительно

Задача по физике — 14940

Внутри закрытого с обоих торцов горизонтального цилиндра находится в равновесии тонкий поршень. С одной стороны поршня находится $m_ = 2 г$ водорода, с другой — $m_ = 14 г$ азота. Какую часть объема цилиндра занимает азот, если температуры газов одинаковы? Молярная масса водорода $\mu_ = 0,002 кг/моль$, азота — $\mu_ = 0,028 кг/моль$.

Задача по физике — 14941

Закрытый с обоих торцов горизонтально расположенный цилиндрический сосуд разделен подвижным поршнем на две части, объемы которых относятся как один к двум. Температура газа в обеих частях одинакова и равна $T_ = 300 К$. До какой температуры нужно нагреть газ в сосуде меньшего объема, чтобы отношение объемов изменилось на обратное? Поршень и сосуд теплоизолированы.

Читайте также: Колба пробирка химический стакан мензурка ступка мерный цилиндр кристаллизатор что

Задача по физике — 14942

Сосуд объемом $V = 20 л$ содержит смесь водорода и гелия при температуре $t = 20^ С$ и давлении $p = 2 атм$. Масса смеси $m = 5 г$. Найти отношение массы водорода к массе гелия в смеси. Молярная масса водорода $\mu_ = 2 \cdot 10^ кг/моль$, гелия — $\mu_ = 4 \cdot 10^ кг/моль$.

Задача по физике — 14943

В сосуде находится идеальный двухатомный газ. Под действием ультрафиолетового излучения распалось на атомы $\alpha = 12$% молекул и после этого установилось давление $p = 93 кПа$. Определить первоначальное давление в сосуде. Температуру газа считать постоянной.

Задача по физике — 14944

Во сколько раз изменится давление двухатомного идеального газа в сосуде, если при той же температуре треть молекул распадется на атомы?

Задача по физике — 14945

Стеклянная трубка длиной $L_ $ наполовину погружена в ртуть. Ее закрывают пальцем и вынимают. При этом часть ртути вытекает. Какова длина столбика ртути, оставшегося в трубке? Атмосферное давление равно $H$ мм. рт. ст.

Задача по физике — 14946

Идеальный газ расширяется по закону: $pV^ = const$, и его объем увеличивается в $n = 3$ раза. Найти первоначальную температуру $T_ $, если после расширения его температура $T_ = 100 К$.

Задача по физике — 14947

С идеальным газом происходит процесс: $V = \alpha T^ $. Температура газа при этом увеличилась в $n = 5$ раз. Определить конечное давление, если начальное давление газа равно $p_ = 105 Па$.

Задача по физике — 14968

В вертикальном теплоизолированном цилиндре под поршнем находится некоторое количество гелия при температуре $T_ = 240 К$. На поршне лежит груз массой, равной половине массы поршня. Груз мгновенно убирают и дожидаются прихода системы к равновесию. Чему станет равна температура газа? Трением и теплообменом пренебречь, над поршнем газа нет.

Задача по физике — 14969

В высоком теплоизолированном цилиндре под тонким массивным поршнем находится одноатомный идеальный газ. Над поршнем на некоторой высоте удерживают груз, масса которого равна массе поршня. Груз отпускают, и он падает на поршень. Через некоторое время после абсолютно неупругого удара система приходит в равновесие. Оказалось, что поршень в конце находится на той же высоте, что и в начале. Во сколько раз начальная высота груза над дном сосуда больше высоты поршня? Трением и теплообменом пренебречь, над поршнем газа нет.

Задача по физике — 14970

В длинном горизонтальном цилиндре между двумя одинаковыми поршнями находится $\nu = 0,1$ моль гелия. В начальный момент один поршень покоится, а другой приближается к нему со скоростью $v = 12 м/с$. На сколько градусов максимальная температура газа больше начальной? Массы поршней $m = 415 г$. Трением между поршнями и цилиндром и теплообменом пренебречь, за поршнями газа нет.

Задача по физике — 14981

Два одинаковых сосуда соединены тонкой трубкой. Система наполнена газом и находится при температуре $27^ С$. Температуру одного из сосудов увеличилина $33^ С$. На сколько градусов надо уменьшить температуру другого сосуда, чтобы давление в системе не изменилось?

Задача по физике — 14982

При повышении температуры азота, заключенного в закрытый сосуд, от $7^ С$ до $1407^ С$ третья часть молекул азота распалась на атомы. Но сколько раз при этом возросло давление газа?

Задача по физике — 14983

В закрытом сосуде при температуре $100^ С$ находится влажный воздух под давлением 1,5 атм. После того как объем сосуда изотермически уменьшили в 3 раза, давление возросло до 4,3 атм. Чему была вначале равна относительная влажность? Объемом сконденсировавшейся воды пренебречь.

Задача по физике — 15010

В стоящем на столе вертикальном цилиндре под поршнем массой $M$ и площадью $S$ содержится один моль гелия. С помощью спирали, находящейся внутри цилиндра, газ начинают медленно нагревать, при этом поршень сразу начинается подниматься. Модуль силы трения поршня о цилиндр равен $F$. Пренебрегая теплообменом с внешней средой и теплоемкостью поршня с цилиндром, найдите теплоемкость $C$ системы «цилиндр-поршень-газ». Атмосферное давление равно $p_ $.

🎬 Видео

Закон Бернулли в реальной жизниСкачать

Урок 67 (осн). Плавание телСкачать

Физика 10кл 11.02.2023Скачать

11 класс, 32 урок, Объем цилиндраСкачать

Атмосферное давление. Измерение атмосферного давления. 7 класс.Скачать

ЕГЭ физика. Уравнение теплового баланса (термодинамика)Скачать

МКТ_Задачи2Скачать

Объем цилиндра. Практическая часть. 11 класс.Скачать

Вращающиеся цилиндрыСкачать

Урок 70 (осн). Задачи на плавание телСкачать

11 класс, 15 урок, Площадь поверхности цилиндраСкачать