Воздух находится в вертикальном цилиндре под невесомым поршнем (8 видео)

Содержание

Воздух находится в вертикальном цилиндре под невесомым поршнем
Воздух находится в вертикальном цилиндре под невесомым поршнем
Молекулярная физика
Воздух находится в вертикальном цилиндре под невесомым поршнем
Воздух находится в вертикальном цилиндре под невесомым поршнем
Воздух находится в вертикальном цилиндре под невесомым поршнем
🔍 Видео

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

Воздух находится в вертикальном цилиндре под невесомым поршнем

В гладком вертикальном цилиндре под невесомым поршнем находится влажный воздух. При увеличении внешнего давления в раза объем воздуха уменьшился в раза. Найти первоначальную плотность воздуха, зная, что начальное внешнее давление было равно атм, молярная масса воздуха равна г/моль, воды г/моль, а температура воздуха в цилиндре оставалась неизменной и равной .

При решении задачи будем, как обычно, предполагать, что цилиндр с его содержимым покоится относительно лабораторной системы отсчета и эту систему можно считать инерциальной, а уменьшение объема влажного воздуха в цилиндре происходило столь медленно, что содержимое цилиндра все время находилось в квазиравновесном состоянии. Тогда, учитывая, что по условию задачи цилиндр является гладким, а поршень невесомым, можно утверждать, что давление во всех точках внутри цилиндра было равно внешнему давлению, которое по условию задачи изменялось от первоначального атм до конечного атм. При этом по условию задачи температура в цилиндре была постоянна и равна . Таким образом, давление и температура в цилиндре были близки к нормальным. Поэтому можно считать, что давления сухого воздуха при увеличении внешнего давления изменялось по закону Бойля-Мариотта. Согласно этому же закону должно было изменяться и давление паров воды вплоть до того момента, когда эти пары стали насыщенными. Конечно, сказанное справедливо в предположении, что число молей влажного воздуха в цилиндре под поршнем все время было неизменным.

Вспоминая, что давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений компонент смеси, а давление насыщенных паров воды при заданной температуре равно нормальному атмосферному давлению, можно утверждать, что первоначальная относительная влажность воздуха была такой, что выполнялось соотношение: где парциальное давление сухого воздуха в исходном состоянии. Поскольку объем влажного воздуха при увеличении давления в раза уменьшился в большее ( число раз, то часть паров воды сконденсировалась, т.е. в конечном состоянии пары воды должны были стать насыщенными, а их парциальное давление стало равным . Следовательно, в рамках сделанных предположений должно выполняться соотношение:

а потому первоначальная влажность воздуха была равна

Считая, как обычно, что к парам вплоть до точки их насыщения применимо уравнение Клапейрона-Менделеева, а плотность влажного воздуха равна сумме плотностей сухого воздуха и паров, найдем первоначальную плотность влажного воздуха:

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

Воздух находится в вертикальном цилиндре под невесомым поршнем

2016-11-27
В вертикально расположенном цилиндре сечения $S$ под поршнем массы $M$ находится воздух. На поршне лежит груз. Определить массу этого груза, если известно, что после того, как его убрали, объем газа под поршнем вдвое возрос, а температура вдвое уменьшилась. Атмосферное давление $P_ $.

Читайте также: Ваз 2115 что за цилиндр

Наряду с использованием уравнения Менделеева — Клапейрона для начального и конечного состояний системы:

воспользуемся основным уравнением динамики (законом Ньютона) для поршня с грузом в первом случае и для поршня во втором (условие равновесия):

где $P_ S$ — сила, действующая со стороны воздуха под поршнем и направленная вверх, $(M + m)g$ — сила тяжести и $P_ S$ — сила атмосферного давления, направленные вниз;

где $P_ S$ — сила давления на поршень в конечном состоянии.

Отметим, что при записи (3) мы рассматривали поршень и груз как единое тело и величина силы атмосферного давления на поршень с грузом не зависит от формы груза (см. задачу 1444).

Из текста условия задачи следует:

Полученная система уравнений (1—6) исчерпывает информацию, содержащуюся в условии задачи.

Поделим уравнение (2) на (1), а также (4) на (3). Получаем:

Отсюда с учетом (5) и (6) имеем:

Заметим, что вместо (1,2) можно было воспользоваться уравнением Клапейрона:

Видео:Как работает пневмоцилиндр?Скачать

Молекулярная физика

1 сообщений
Кто: студентка

Помогите решить задачу: В вертикально расположенном цилиндре постоянного сечения под невесомым подвижным поршнем находится воздух. На поршень ставят гирю массой 10 кг. На сколько переместится поршень, если температура воздуха в цилиндре поддерживается постоянной? Атмосферное давление 100 кПа, площадь сечения поршня 100 см2, расстояние поршня до дна цилиндра 100 см. (8,9 см).

1133 сообщений
Откуда: Петербург
Кто: ier

Напишите 2 уравнения состояния воздуха (Менделеева-Клапейрона) до и после. В разнице объёмов найдёте перемещение поршня.

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

Воздух находится в вертикальном цилиндре под невесомым поршнем

В гладком вертикальном цилиндре под подвижным поршнем массой M = 5 кг и площадью S = 100 см 2 находится идеальный одноатомный газ. После сообщения газу некоторого количества теплоты поршень приподнялся на высоту Δh = 5 см над дном цилиндра, а газ нагрелся на ΔT = 30 К. Найдите удельную теплоёмкость газа в данном процессе. Давление в окружающей цилиндр среде равно p₀ = 10 4 Па, масса газа в цилиндре m = 0,12 г.

Как следует из условия, объём газа равен а давление равно в течение всего процесса подвода теплоты. Согласно уравнению Клапейрона — Менделеева где — количество газа (в молях). Отсюда В процессе подвода теплоты в изобарическом процессе будет выполняться соотношение: так что После сообщения газу некоторого количества теплоты температура газа увеличилась на а поршень приподнялся на высоту причём согласно первому началу термодинамики где изменение внутренней энергии для одноатомного идеального газа а работа газа в изобарическом процессе

Таким образом, а удельная теплоёмкость газа в данном изобарическом процессе равна по определению:

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом ((в данном случае — определение удельной теплоёмкости, 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;

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

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:Сосуд под поршнемСкачать

Воздух находится в вертикальном цилиндре под невесомым поршнем

2017-04-24
В вертикально расположенном цилиндре находится газ массой $m$. Газ отделен от атмосферы поршнем, соединенным с дном цилиндра пружиной с жесткостью $k$. При температуре $T_ $ поршень расположен на расстоянии $h$ от дна цилиндра. До какой температуры $T_ $ надо нагреть газ, чтобы поршень поднялся до высоты $H$? В обоих случаях пружина растянута. Молярная масса газа равна $\mu$.

Силы, действующие на поршень, представлены на рис. На поршень действуют: сила тяжести $M \vec $, где $M$ — масса поршня; сила атмосферного давления $\bar

S>$, где $p_ $ — атмосферное давление, $S$ — площадь поршня: сила упругости $\bar _ $, причем ее модуль по закону Гука $F_ = k(l — x_ )$, где $x_ $ — длина нерастянутой пружины, $l$ — ее длина в деформированном состоянии: сила давления газа под поршнем $\bar

$, где $p$ — давление газа.

При равновесии поршня $pS — p_ S — Mg — F_ = 0$. Когда поршень расположен на высоте $h, F_ = k(h — x_ ), p = p_ $, получаем уравнение $p_ S — p_ S — Mg — k(h — x_ ) = 0$ (1).

Когда поршень находится на высоте $H$, получаем уравнение

$p_ S — p_ S — Mg — k (H — x_ ) = 0$ (2).

После вычитания уравнений (1) и (2) находим, что $(p_ — p_ )S — k(H — h) = 0$ (3).

Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона в первом состоянии: $p_ V_ = p_ Sh = \frac RT_ \Rightarrow p_ = \frac RT_ $.

Аналогично можно выразить давление $p_ $, во втором состоянии. Получаем, что $p_ = \frac RT_ $. После подстановки значений давления в уравнение (3) получим:

$\frac RS \left ( \frac > — \frac > \right ) = k (H-h) \Rightarrow T_ = T_ \frac + \frac $.

Видео:Влажность воздуха под поршнем с песком LIVE | 10–11 класс | Подготовка к ЕГЭ по физике с FСкачать

Воздух находится в вертикальном цилиндре под невесомым поршнем

В гладком вертикальном цилиндре под подвижным поршнем массой M и площадью S находится идеальный одноатомный газ. Поршень в равновесии располагается на высоте h над дном цилиндра. После сообщения газу количества теплоты Q поршень приподнялся, а газ нагрелся. Найдите, на какой высоте H над дном цилиндра находится поршень. Давление в окружающей цилиндр среде равно p₀.

Как следует из условия, объём газа равен а давление равно в течение всего процесса подвода теплоты. Согласно уравнению Клапейрона — Менделеева где — количество газа (в молях). Отсюда После сообщения газу количества теплоты температура газа увеличилась на а его объём возрос на причём согласно первому началу термодинамики где изменение внутренней энергии для одноатомного идеального газа а работа газа в изобарическом процессе

Поскольку в изобарическом процессе получаем:

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) 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.