Внутри закрытого с обоих концов горизонтального цилиндра находится легкоподвижный поршень

Видео:В горизонтальном цилиндрическом сосуде - Задача ЕГЭ по физике Часть 2Скачать

Внутри закрытого с обоих концов горизонтального цилиндра находится легкоподвижный поршень

2018-04-16
Внутри закрытого с обоих концов горизонтального цилиндра находится легкоподвижный поршень. Первоначально поршень делит цилиндр на две равные части, каждая объемом $V_ $, в которых находится идеальный газ одинаковой температуры и под одним и тем же давлением $p_ $. Какую работу необходимо совершить, чтобы, медленно двигая поршень, изотермически увеличить объем одной части газа в $\eta$ раз по сравнению с объемом другой части?

Пусть сила переместить поршень вправо на $x$. В равновесном положении

Работа, выполняемая силой в бесконечно малом изменении $dx$,

$F_ dx = (p_ — p_ ) Sdx = (p_ — p_ ) dV$.

Учитывая $pV = const$ для двух частей,

$p_ (V + Sx) = p_ V_ $ и $p_ (V_ — Sx) = p_ V_ $

Когда объем левой части в $\eta$ раз больше объема правой части

$(V_ + V) = \eta (V_ — V)$, или, $V = \frac V_ $
$A = \int_ ^ (p_ — p_ )dV = \int_ ^ \frac V_ V > ^ — V^ > dV = — p_ V_ [ln(V_ ^ — V^ ) ]_ ^ = — p_ V_ [ ln (V_ ^ — V^ ) — ln V_ ^ ] = — p_ V_ \left [ ln \left ( V_ ^ — \left ( \frac > \right ) V_ ^ \right ) — ln V_ ^ \right ] = — p_ V_ \left ( ln \frac > \right ) = p_ V_ ln \frac > $

Видео:Иродов. Решение задачи 6.35Скачать

Внутри закрытого с обоих концов горизонтального цилиндра имеется тонкий поршень

Видео:Адиабатическое охлаждение.Скачать

Условие задачи:

Внутри закрытого с обоих концов горизонтального цилиндра имеется тонкий поршень, который может скользить в цилиндре без трения. С одной стороны поршня находится водород массой 3 г, с другой – азот массой 23 г. Какую часть объема цилиндра занимает водород?

Задача №4.2.92 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Видео:Устройство гальванометраСкачать

Решение задачи:

Давления водорода и азота будут одинаковыми, поскольку в противном случае поршень пришёл бы в движение и двигался до тех пор, пока давление в обеих частях цилиндра не станет одинаковым.

Температура газов также одинакова, так как в условии не сказано, что поршень теплоизолированный.

Запишем уравнение Клапейрона-Менделеева для водорода и азота:

Здесь \(M_1\) – молярная масса водорода, равная 0,002 кг/моль, а \(M_2\) – молярная масса азота, равная 0,028 кг/моль.

Поделим нижнее уравнение на верхнее, тогда получим:

Сумма объемов частей цилиндра, занимаемых газами (\(V_1\) и \(V_2\)), равна общему объему цилиндра, то есть:

Учитывая выражение (1), получим:

Приведём в левой части равенства под общий знаменатель:

Тогда искомое отношение равно:

Переведём массы газов в систему СИ и произведём вычисления:

Видео:Задача про кольца НьютонаСкачать

Ответ: 0,65.

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

Видео:Урок 59 (осн). Жидкостный поршневой насосСкачать

Внутри закрытого с обоих концов горизонтального цилиндра находится легкоподвижный поршень

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 $\eta^ = 3,0$?

Читайте также: В цилиндр вписана правильная треугольная призма найдите площадь

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:Термодинамика - Семинар 7 - Задача 3 - Иродов 6.47Скачать

Внутри закрытого с обоих концов горизонтального цилиндра находится легкоподвижный поршень

2018-04-16
Внутри закрытого теплоизолированного цилиндра с идеальным газом находится легкоподвижный теплопроводящий поршень. При равновесии поршень делит цилиндр на две равные части и температура газа равна $T_ $. Поршень начали медленно перемещать. Найти температуру газа как функцию отношения $\eta$ объема большей части к объему меньшей Части. Показатель адиабаты газа $\gamma$.

Поскольку в задаче поршень медленно перемещается, температура с обеих сторон увеличивается и поддерживается при одном и том же значении.

Элементарная работа, выполняемая внешней силой = Работа, выполняемая при сжатии — Работа выполнена при расширении, т.е. $dA = p_ dV — p_ dV = (p_ — p_ )dV$
где $p_ $ и $p_ $ — давления в любой момент газа на стороне расширения и сжатия соответственно.

Из газового закона $p_ (V_ + Sx) = \nu RT$ и $p_ (V_ — Sx) = \nu RT$, для каждой части ($x$ — смещение поршня в направлении части 2)

Так что $dA = \nu RT \frac ^ — V^ > dV$

Кроме того, из первого закона термодинамики

$dA = — dU = -2 \nu \frac dT$ ($dQ = 0$)

Итак, работа над газом $= — dA = 2 \nu \frac dT$

Когда левая часть в $\eta$ раз превышает объем правой части.

или $ln \frac > = ( \gamma — 1) \left [ — \frac ln (V_ ^ — V^ ) \right ]_ ^ = — \frac [ ln(V_ ^ — V^ ) — ln (V_ ^ — V^ — ln V_ ^ ] = \frac \left [ ln V_ ^ — ln V_ ^ \left ( 1 — \left ( \frac \right )^ \right ) \right ] = \frac ln \frac > $

Видео:2.2 Построение ЭвальдаСкачать

Закрытый, вертикально расположенный цилиндр герметично разделен на

две части поршнем так, что по обе его стороны находятся
одинаковые массы одного и того же газа. В начальный момент
объем верхней части в раз превосходит объем нижней, а
температура всюду одинакова и равна . Температуру газа в обеих
частях цилиндра увеличивают до значения . Считая, что трение
между поршнем и стенками цилиндра отсутствует, найдите
отношение объемов

верхней и нижней частей цилиндра в новом
положении равновесия.

Видео:Воронкообразование в жидкости, учебный фильм, 1975Скачать

Задайте свой вопрос по физике
профессионалам

Другие вопросы на эту тему:

Задача по физике: адиабатный процесс

Подскажите, пожалуйста, в каких случаях процесс без притока тепла не адиабатный?

Внутри откачанной до глубокого вакуума установки находится герметичный теплоизолированный цилиндрический сосуд, заполненный идеальным одноатомным газом. Сосуд закрыт сверху теплонепроницаемым поршнем. Газ занимает при этом объем V=150 см3. На поршень ставят гирю в 5 раз большей массы, чем масса поршня. Найти объем газа в новом положении равновесия. Ответ дать в см3.

Как записать закон сохранения энергии?

Задача по физике

Помогите. Задача по физике. Нужна срочно!

Переменный ток, параллельное соединение. Напряжение одинаково, а почему?

При постоянном токе оно понятно: стационарное поле движущихся зарядов потенциально, и его работа одинакова по любому участку цепи, подключенному к двум данным точкам.

Читайте также: Что уменьшает трение в цилиндре

А почему при переменном токе напряжение одинаково на параллельно включенных элементах? Ведь теперь поле движущихся зарядов не стационарно и вряд ли потенциально. Почему же его работа вновь одинакова по любому пути?

Видео:Волновая функция (видео 5) | Квантовая физика | ФизикаСкачать

В вертикальном закрытом цилиндре находится подвижный поршень

Видео:Урок 6 (осн). Вычисление и измерение объемаСкачать

Условие задачи:

В вертикальном закрытом цилиндре находится подвижный поршень, по обе стороны которого находится по одному молю гелия. При равновесии при температуре 320 К объем гелия над поршнем в 4 раза больше объема под поршнем. При какой абсолютной температуре отношение объемов станет равным трем?

Задача №4.3.34 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Видео:Опыт Юнга. Интерференция.Скачать

Решение задачи:

Величины без штриха соответствуют моменту до нагревания, со штрихом – после нагревания. Силы, действующие на поршень, показаны на рисунке справа.

Поскольку поршень в обоих случаях находится в равновесии, запишем первый закон Ньютона для этих случаев:

Отнимем из нижнего выражения верхнее, сократим на площадь \(S\) и получим:

Запишем 4 уравнения Клапейрона-Менделеева для каждой части газа до и после нагревания:

Выразим каждое давление и подставим в уравнение (1):

Сократив на \(\nu R\) будем иметь следующее уравнение:

Домножим обе части уравнения на \((V_1 \cdot V_1^*)\), тогда:

Поделим обе части уравнения на \(V_1^*\), тогда:

Осталось найти неизвестное отношение \(\frac > >>\), для чего используем тот факт, что полный объем сосуда не изменятся.

\[\left\
V_1^* + V_2^* = V \hfill \\
\frac > > = 3 \hfill \\
\end \right. \Rightarrow V_1^* + \frac > = V \Rightarrow \frac > = V \Rightarrow V_1^* = \frac > \]

Подставим полученное отношение и исходную температуру в формулу (2):

Видео:Гармонические колебанияСкачать

Ответ: 177° C.

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:Принцип Гюйгенса. Дифракции волн. 11 класс.Скачать

Внутри закрытого с обоих концов горизонтального цилиндра находится легкоподвижный поршень

2018-04-07
К боковым стенкам горизонтально расположенного цилиндра с помощью пружин прикреплены два лёгких подвижных поршня, как показано на рисунке. Жёсткость левой пружины равна $k$, правой — $2k$, пружины подчиняются закону Гука и находятся в вакууме. Между поршнями находится идеальный газ при температуре $T_ = 350 К$, расстояние между поршнями $7l$, длина каждой из пружин $3l$. После того, как газ нагрели до температуры $T_ = 600 К$, длина правой пружины уменьшилась до $2l$. Найдите длины пружин в недеформированном состоянии.

Поскольку жёсткость правой пружины в 2 раза больше, чем левой, а изменения сил давления на оба поршня при нагревании газа одинаковы, сжатие левой пружины должно быть в два раза больше, то есть составит $2l$. Поэтому после нагревания расстояние между поршнями будет равно $10l$. Пусть $p_ , V_ $ — начальные давление и объём газа, а $p_ , V_ $ — конечные. Как следует из уравнения состояния идеального газа:

Значит, давление в результате нагревания увеличилось на 20%, из чего следует, что и деформация пружин увеличилась на 20%. Получается, что начальная деформация левой пружины равна $10l$, а правой — $5l$. Длина левой пружины в недеформированном состоянии $13l$, а правой — $8l$.

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

Горизонтальный, закрытый с обоих концов цилиндр разделен двумя закрепленными поршнями на

Горизонтальный, закрытый с обоих концов цилиндр разбит 2-мя закрепленными поршнями на три секции. Давление и обьем газа в каждой секции соответственно одинаковы 0.20 МПа и 36 см^3, 60.0 кПа и 60.0 см^3, 50.0 кПа и 104 см^3. Найти давления и обьем газа в каждой секции после освобождения поршней. Конфигурации температуры не учесть.

Обозначим:
V1 = 36 см и P1 = 200 кПа начальные объём и давление в 1-ой секции ;
V2 = 60 см и P2 = 60 кПа начальные объём и давление во 2-ой секции ;
V3 = 104 см и P3 = 50 кПа исходные объём и давление в 3-ей секции ;

Читайте также: Зазор поршень цилиндр 4g63

V1к, V2к и V3к конечные объёмы в каждой секции ;
Pк конечное давление, уравновешенное во всех секциях ;

В каждой секции изначальное и конечное состояния лежат на общей для всех изотерме, на этом основании можно составить 3 уравнения:
Pк V1к = P1 V1 ;
Pк V2к = P2 V2 ;
Pк V3к = P3 V3 ;

Выразим из этих уравнений все кончные объёмы:
V1к = V1 P1/Pк ;
V2к = V2 P2/Pк ;
V3к = V3 P3/Pк ;

Сумма всех конечных объёмов одинакова сумме исходных объёмов:
V1к + V2к + V3к = V1 + V2 + V3 ;
V1 P1/Pк + V2 P2/Pк + V3 P3/Pк = V1 + V2 + V3 ;
( V1 P1 + V2 P2 + V3 P3 ) / Pк = V1 + V2 + V3 ;

Откуда найдём окончательное давление:
Pк = ( V1 P1 + V2 P2 + V3 P3 ) / ( V1 + V2 + V3 ) ;
Pк ( 36*200 + 60*60 + 104*50 ) / ( 36 + 60 + 104 ) = 160 / 2 = 80 кПа .

А отсюда теснее легко отыскать и окончательные объёмы секций:
V1к = V1 P1/Pк = V1 P1 ( V1 + V2 + V3 ) / ( V1 P1 + V2 P2 + V3 P3 ) ;
V1к = ( V1 + V2 + V3 ) / ( 1 + ( V2 P2 + V3 P3 ) / ( V1 P1 ) ) ;
V1к 200 / ( 1 + ( 60*60 + 104*50 ) / ( 36*200 ) ) = 90 см ;

аналогичо: V2к = ( V1 + V2 + V3 ) / ( 1 + ( V1 P1 + V3 P3 ) / ( V2 P2 ) ) ;
V2к 200 / ( 1 + ( 36*200 + 104*50 ) / ( 60*60 ) ) = 45 см ;

и: V3к = ( V1 + V2 + V3 ) / ( 1 + ( V1 P1 + V2 P2 ) / ( V3 P3 ) ) ;
V3к 200 / ( 1 + ( 36*200 + 60*60 ) / ( 104*50 ) ) = 65 см ;

Заметим, что: V1к + V2к + V3к = 200 см = V1 + V2 + V3 , как это явно, и обязано быть, так что ординарную проверку решение просто проходит.

Видео:Урок 454. Понятие о волновой функцииСкачать

Внутри закрытого с обоих концов горизонтального цилиндра находится легкоподвижный поршень

Вертикальный цилиндр закрыт горизонтально расположенным поршнем массой 1 кг и площадью 0,02 м 2 , который может свободно перемещаться. Под поршнем находится 0,1 моль идеального одноатомного газа при некоторой температуре T₀. Над поршнем находится воздух при нормальном атмосферном давлении. Сначала от газа отняли количество теплоты 100 Дж. Потом закрепили поршень и нагрели газ до начальной температуры T₀. При этом давление газа под поршнем стало в 1,2 раза больше атмосферного. Чему равна температура T₀? Ответ укажите в кельвинах с точностью до целых.

Поскольку поршень может свободно двигаться, процесс отдачи тепла газом происходит при постоянном давлении:

Согласно первому началу термодинамики, переданное газу тепло идёт на изменение его внутренней энергии и на работу против внешних сил (несмотря на то, что тепло отнимают от газа, его можно считать переданным, но с отрицательным знаком):

Идеальный газ подчиняется уравнению Менделеева — Клапейрона: Следовательно, изменения объёма и температуры при постоянном давлении связаны соотношением

Температура в начальном и конечно состоянии совпадает, а значит, давление и объем в начальном и конечном состояниях связаны соотношением

Таким образом, для температуры имеем

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;

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) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);

Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

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 и не зачёркнуты.

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

🔍 Видео

11 Истечение жидкости из отверстий и насадковСкачать

Принцип наименьшего действия #5 - Волновая функцияСкачать

Урок 455. Уравнение ШрёдингераСкачать

Лабораторная работа Интерференционные кольца НьютонаСкачать