2 порции одного и того же идеального газа нагреваются в сосудах
Из (9)
.
Ответ: 294 К.
Задача 4.
Воздушный шар с газонепроницаемой оболочкой массой 400 кг заполнен 100 кг гелия. Он может удерживать в воздухе груз массой 225 кг. По недосмотру экипажа из оболочки вытекло 4 кг гелия. Сколько груза нужно выбросить из гондолы шара, чтобы шар перестал опускаться? Считать, что оболочка шара не оказывает сопротивления изменению объема шара, воздушных течений в вертикальном направлении нет.
Дано: mоб = 400 кг mг = 100 кг mгр = 225 кг Δmг= 4 кг | Решение: Согласно второму закону Ньютона, векторная сумма сил, действующих воздушный шар с грузом равна нулю. На шар с грузом действуют сила тяжести и сила Архимеда. Запишем второй закон Ньютона в виде (1) (2) |
Δmгр – ? |
где
ρ – плотность воздуха,
V1 и V2 – начальный и конечный объем шара.
Разделив (2) на (1), получим
(3)
Так как по условию задачи температура и давление воздуха не изменились и они равны соответственно температуре и давлению гелия в шаре, уравнение Менделеева – Клайперона для начального и конечного состояния гелия в шаре можно записать в виде
(5)
(6)
Разделив (6) на (5), получим
(7)
Из (3) и (7) следует
или
.
Ответ: 25 кг.
Задача 5.
При температуре t = 36°С плотность водяного пара в воздухе равна ρ = 33,3.10-3 кг/м3. Давление насыщенного водяного пара при этой температуре рнас = 5945 Па. Какова относительная влажность воздуха?
Дано: Т = 309 К ρ = 33,3.10-3 кг/м3 рнас=5945 Па | Решение: Давление паров воды в воздухе можно рассчитать, используя уравнение Менделеева – Клайперона: , |
φ – ? |
где М – молярная масса воды.
Относительная влажность воздуха
Ответ: φ = 80 %.
Задача 6.
В сосуде при температуре 100ºС находится влажный воздух под давлением 1 атм. После изотермического уменьшения объёма в 4 раза давление увеличилось в 3,8 раз. Чему была равна относительная влажность (в процентах) в начальном состоянии? Объёмом сконденсированной воды пренебречь.
Дано: t = 100°C p1 = 1 атм.=105 Па p2 = 3,8 p1 | Решение: Выразим начальное и конечное давление влажного воздуха как сумму давлений воздуха и паров воды в воздухе (1) , (2) где рвозд и р/возд – начальное и конечное давление воздуха, рводы и р/воды – начальное и конечное давление паров воды в воздухе. |
φ – ? |
Воспользуемся уравнением Менделеева – Клайперона, применив его к начальному и конечному состоянию воздуха
, (3)
, (4)
где
m – масса воздуха в сосуде,
М – молярная масса воздуха.
Из уравнений (1) и (2) с учетом условия задачи следует
или . (5)
Так как при изотермическом уменьшении объема в 4 раза давление влажного воздуха увеличилось в 3,8 раза, а не в 4 раза, можно сделать вывод, что часть паров воды сконденсировалась. Давление насыщенного водяного пара при температуре 100°С можно найти из соответствующей таблицы справочника. При температуре 100°С оно равно нормальному атмосферному давлению 105 Па. Таким образом,
р/воды = рнас=105 Па. (6)
Конечное давление влажного воздуха по условию
. (7)
Запишем уравнение (7) с учетом уравнений (2), (5) и (6)
.
Из этого уравнения следует, что
.
Относительная влажность воздуха в начальном состоянии
Ответ: φ = 31,6 %.
1.3. Задачи для самостоятельного решения
Задача 1.
Две порции одного и того же идеального газа изотермически расширяются при одной и той же температуре. Изотермы представлены на рисунке. Почему изотерма I лежит выше изотермы II? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.
Задача 2.
Две порции одного и того же идеального газа нагреваются при одном и том же давлении. Графики процессов представлены на рисунке. Почему изобара I лежит выше изобары II? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.
Задача 3.
Определите плотность смеси 64 г кислорода и 56 г азота, если давление смешанного газа 200 кПа, а температура 27°С.
Ответ: 2,4 кг/м3.
Задача 4.
Во время опыта объем сосуда с воздухом увеличился в 6 раз, и воздух перешел из состояния 1 в состояние 2 (см. рисунок). Кран у сосуда был закрыт неплотно, и сквозь него мог просачиваться воздух. Определите отношение N2/N1 числа молекул газа в сосуде в конце и начале опыта. Воздух считать идеальным газом.
Ответ: 4.
Задача 5.
Теплоизолированный цилиндр разделен подвижным теплопроводящим поршнем на две части. В одной части цилиндра находится гелий, а в другой – аргон. В начальный момент температура гелия равна 300 К, а аргона – 900 К, и объемы, занимаемые газами, одинаковы. Во сколько раз изменится объем, занимаемый гелием, после установления теплового равновесия, если поршень перемещается без трения? Теплоемкостью цилиндра и поршня пренебречь.
Ответ: .
Задача 6.
Газовая смесь, состоящая из кислорода и азота, находится в баллоне под давлением р = 1 МПа. Определить парциальное давление р1 кислорода и р2 азота, если массовая доля ω1 кислорода в смеси равна 0,2. Мк = 32·10-3 кг/моль, Маз = 28·10-3 кг/моль.
Ответ: р1 = 0,18 кПа, р2 = 0,82 кПа.
Задача 7.
В сосуде находится азот при нормальных условиях. Какое давление установится в сосуде после нагревания газа до температуры 1500°С, при которой 30% молекул распадаются на атомы?
Ответ: 8,44 кПа.
Задача 8.
В горизонтально расположенной трубке неизменного сечения, запаянной с одного конца, помещен столбик ртути длиной 15 см, который отделяет воздух в трубке от атмосферы. Трубку расположили вертикально, запаянным концом вниз. На сколько надо нагреть воздух в трубке, чтобы его объем увеличился в 2 раза? Начальная температура воздуха в трубке равна температуре воздуха в лаборатории 300 К. Атмосферное давление 750 мм рт. ст.
Ответ: на 420 К.
Задача 9.
В горизонтально расположенной трубке неизменного сечения, запаянной с одного конца, помещен столбик ртути длиной 15 см, который отделяет воздух в трубке от атмосферы. Трубку расположили вертикально, запаянным концом вниз, и охладили на 100ºК. Во сколько раз изменится объем воздуха в трубке? Температура воздуха в лаборатории 300 К. Атмосферное давление 750 мм рт. ст.
Ответ: уменьшится в 1,8 раза.
Задача 10.
Вертикально расположенный цилиндрический замкнутый сосуд высотой 50 см разделен подвижным поршнем на две части, в каждой из которых содержится по 0,022 моль идеального газа при температуре 361ºК. Определите вес поршня, если он находится на высоте 20 см от дна сосуда. Толщиной поршня пренебречь.
| Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 |
Источник
Похожие вопросы:
Химия, 17.03.2019 06:30
A5: имеются порции веществ одинакового объёма(н. число молекул содержит порция: 1.метана 2.брома 3.хлора 4.угарного газа плз решить. и надо написать не просто ответ, а решение!
Ответов: 2
Другие предметы, 17.04.2019 01:30
На рисунке 98 изображены графики зависимостидавления идеального газа от его объема для двух: а) одинаковых масс газа; б) разных масс газа
Ответов: 2
Другие предметы, 17.04.2019 01:30
На рисунке 97 изображены графики зависимости объема от абсолютной температуры для двух: а) одинаковых масс идеального газа, нагреваемых
Ответов: 2
Другие предметы, 17.04.2019 03:00
В сосудах разного объёма содержится одинаковое количество молекул одного и того же газа при одной и той же температуре. Одинакова ли внутренняя
Ответов: 2
Другие предметы, 17.04.2019 04:20
Две порции одного и того же идеального газа нагреваются в сосудах одинакового объёма. Графики процессов представлены на рисунке. Почему изохора I лежит выше изо-хоры
Ответов: 2
Другие предметы, 17.04.2019 05:00
В двух закрытых сосудах одинакового объёма содержатся водород и кислород, причём средний квадрат скорости и число молекул газов в сосудах одинаковы.
Ответов: 2
Другие предметы, 17.04.2019 06:10
На рисунке изображены графики изобарного расширения (нагревания) двух порций одного и того же идеального газа при одном и том же давлении
Ответов: 2
Другие предметы, 17.04.2019 06:30
Одинаковое количество кислорода и углекислого газа находится в сосудах одинакового объема при одной и той же температуре.
Ответов: 2
Физика, 22.05.2019 05:30
Две порции одного и того же идеального газа нагреваются в сосудах одинакового объема . графики процессов представлены на рисунке. почему изохора i лежит выше изохоры ii? ответ поясните, указав, какие закономерности вы использовали для объяснения.
Ответов: 1
Физика, 30.05.2019 03:10
1) чему равно давление газа на стенки сосуда емкостью 10 л, если в нем находится 4,5*10^30 молекул? масса молекулы гелия 6,64*10^-27 кг, средний квадрат скорости молекул 1,6*10^6 м^2/с^2. 2) в двух закрытых сосудах одинакового объема содержатся водород и кислород, причем средний квадрат скорости и число молекул газов в сосудах одинаковы. сравните давление газов в сосудах. 3) в двух закрытых сосудах одинакового объема находится гелий. средняя кинетическая энергия теплового движения молекул гелия , находящегося в первом сосуде , в 2 раза больше, чем молекул, находящихся во втором сосуде. сравните давление гелия в сосудах. 4) сколько молекул кислорода содержится в литровой бутылке при давлении 10^5 па, если масса молекулы кислорода 5,3* 10^26 кг, а средний квадрат скорости их движения 400м^2/c^2.
Ответов: 3
Физика, 01.06.2019 14:20
Три теплоизолированных сосуда одинакового объема соединены небольшими не проводящими теплоту трубками и закрытыми кранами. в сосудах находится одинаковый идеальный газ в количестве v1=2 моль, v2=4 моль, v3=3 моль. давление газа в сосудах равны соответственно p1= 0,8 атм, p2=1,3 атм, p3= 1,5 атмю краны открывают. найдите установившееся давление и отношение установившейся температуре к первоначальной температуре газа в каждом сосуде.
Ответов: 2
Физика, 06.10.2019 01:02
Два сосуда одинакового объёма соединены трубкой с краном. сначала кран закрыт. в первом сосуде находится газ под давлением 0,074 па, а во втором молекулы газа отсутствуют, сосуд пустой. вычисли, чему равно давление газа в сосудах, если открыть кран между .ответ: давление газа в сосудах .
Ответов: 2
У тебя есть свой ответ?
Две порции одного и того же идеального газа нагреваются в сосудах одинакового объема. графики процес…
Отправлено
Вопросы по другим предметам:
Математика, 19.05.2020 21:52
Алгебра, 19.05.2020 21:52
Литература, 19.05.2020 21:52
Алгебра, 19.05.2020 21:52
Геометрия, 19.05.2020 21:52
География, 19.05.2020 21:52
Українська мова, 19.05.2020 21:52
Литература, 19.05.2020 21:52
Русский язык, 19.05.2020 21:52
У тебя есть свой ответ?
Две порции одного и того же идеального газа нагреваются в сосудах одинакового объема. графики процес…
Отправлено
Источник
2011 год 109 вариант СЗ
В сосуде лежит кусок льда. Температура льда t1 = 0°С. Если сообщить ему количество теплоты Q = 50 кДж, то 3/4 льда растает. Какое количество теплоты q надо после этого сообщить содержимому сосуда дополнительно, чтобы весь лёд растаял и образовавшаяся вода нагрелась до температуры t2 = 20°С? Тепловыми потерями на нагрев сосуда пренебречь.
(Решение)
2011 год. 01-2 вариант. С3
В бутылке объемом V = 1 л находится гелий при нормальном атмосферном давлении. Горлышко бутылки площадью S = 2 см2 заткнуто короткой пробкой, имеющей массу m = 20 г. Если бутылка лежит горизонтально, то для того, чтобы медленно вытащить из ее горлышка пробку, нужно приложить к пробке горизонтально направленную силу F = 1 Н. Бутылку поставили на стол вертикально горлышком вверх. Какое количество теплоты нужно сообщить гелию в бутылке для того, чтобы он выдавил пробку из горлышка? (Решение)
2011 год. 01-1 вариант. С3
Один моль идеального одноатомного газа переводят из состояния 1 с температурой Т1 = 300 К в состояние 2 таким образом, что в течение всего процесса давление газа возрастает прямо пропорционально его объему. В ходе этого процесса газ получает количество теплоты Q = 14958 Дж. Во сколько раз n уменьшается в результате этого процесса плотность газа? (Решение)
2010 год. 11 вариант. С1
В кабинете физики проводились опыты с разреженным газом постоянной массы. По невнимательности ученик, отметив на графике начальное и конечное состояния газа (см. рисунок), не указал, какие две величины из трёх (давление р, объём V, температура Т) отложены по осям. В журнале осталась запись, согласно которой названные величины изменялись следующим образом: p1 < р2, V1 > V2, Τ1 < Ί2. Пользуясь этими данными, определите, какие величины были отложены на горизонтальной и вертикальной осях. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали. (Решение)
2010 год
304 вариант СЗ
Некоторое количество одноатомного идеального газа расширяется из одного и
того же начального состояния (p1, V1) до одного и того же конечного объёма V2
первый раз по изобаре, а второй – по адиабате (см. рисунок). Отношение количества теплоты Q12, полученного газом на изобаре от нагревателя, к модулю изменения внутренней энергии газа |U3 — U1| на адиабате k = Q12/|U3 — U1| = 6 . Чему равно
отношение х работы газа на изобаре А12 к работе газа на адиабате А13? (Решение)
2010 год. 135 вариант. С5
В цилиндр закачивается воздух со скоростью 0,002 кг/с. В верхнем торце цилиндра есть отверстие площадью 5·10-4 м2, закрытое предохранительным клапаном. Клапан удерживается в закрытом состоянии невесомым стержнем длиной 0,5 м, который может свободно поворачиваться вокруг оси в точке А (см. рисунок). Расстояние АВ равно 0,1 м. К свободному концу стержня подвешен груз массой 2 кг. Клапан открывается через
580 с работы насоса, если в начальный момент времени давление воздуха в цилиндре было равно атмосферному. Температура воздуха в цилиндре и снаружи не меняется и равна 300 К. Определите объём цилиндра. (Решение)
2009 год. 133 вариант. С1
В цилиндрическом сосуде под поршнем длительное время находятся вода
и ее пар. Поршень начинают вдвигать в сосуд. При этом температура
воды и пара остается неизменной. Как будет меняться при этом масса
жидкости в сосуде? Ответ поясните. (Решение)
2009 год. 133 вариант. С3
Один моль одноатомного идеального газа
переходит из состояния 1 в состояние 3 в
соответствии с графиком зависимости его объёма
V от температуры T (T0 = 100 К). На участке 2 − 3
к газу подводят 2,5 кДж теплоты. Найдите
отношение работы газа А123 ко всему количеству
подведенной к газу теплоты Q123. (Решение)
2009 год. 304 вариант. С3
Постоянная масса одноатомного идеального газа совершает циклический процесс, показанный на рисунке. За цикл от нагревателя газ получает количество теплоты QH = 8 кДж. Какую работу совершают внешние силы при переходе газа из состояния 2 в состояние 3?
(Решение)
2008 год. 131 вариант. С2
Разогретый сосуд прикрыли поршнем, который с помощью вертикальной нерастяжимой нити соединили с потолком. На сколько процентов от начальной понизится температура воздуха в сосуде к моменту, когда сосуд оторвется от поверхности, на которой он расположен? Масса сосуда 5 кг. Поршень может скользить по стенкам сосуда без трения. Площадь дна сосуда 125 см2. Атмосферное давление 105 Па. Тепловым расширением сосуда и поршня пренебречь. (Решение)
2008 год. 5941 вариант. С2
В калориметре находился m1 = 1 кг льда при температуре t1 = -5°С. После добавления в калориметр m2 = 25 г воды в нем установилось тепловое равновесие при температуре t = 0°С. Какова температура t2 добавленной в калориметр воды, если в калориметре оказался в итоге только лёд? Теплоёмкостью калориметра пренебречь. (Решение)
2008 год. 05205939 вариант. С2
В горизонтально расположенной трубке постоянного сечения, запаянной с одного конца, помещен столбик ртути длиной 15 см, который отделяет воздух в трубке от атмосферы. Трубку расположили вертикально запаянным концом вниз. На сколько градусов следует нагреть воздух в трубке, чтобы объём, занимаемый воздухом, стал прежним? Температура воздуха в лаборатории 300 К, а атмосферное давление составляет 750 мм рт.ст. (Решение)
2008 год. 2 вариант. С2
Вертикально расположенный замкнутый цилиндрический сосуд высотой 50 см разделен подвижным поршнем весом 110 Н на две части, в каждой из которых содержится одинаковое количество водорода при температуре 361 К. Какая масса газа находится в каждой части цилиндра, если поршень находится на высоте 20 см от дна сосуда? Толщиной поршня пренебречь. (Решение)
2007 год. 19 вариант. С2
В сосуде находится одноатомный идеальный газ, масса которого 12 г, а молярная масса 0,004 кг/моль. Вначале давление в сосуде было равно 4•105 Па при температуре 400 К. После охлаждения газа давление понизилось до 2•105 Па. Какое количество теплоты отдал газ? (Решение)
2006 год. 61 вариант. С2
В водонепроницаемый мешок, лежащий на дне моря на глубине 73,1 м, закачивается сверху воздух. Вода вытесняется из мешка через нижнее отверстие, и когда объём воздуха в мешке достигает 28,0 м3- мешок всплывает вместе с прикреплённым к нему грузом. Масса оболочки мешка 2710 кг. Определите массу груза. Температура воды равна 7°С, атмосферное давление на уровне моря равно 105 Па. Объёмом груза и стенок мешка пренебречь. (Решение)
2006 год. 86 вариант. С2
Теплоизолированный сосуд объемом V = 2 м3 разделен теплоизолирующей перегородкой на две равные части. В одной части сосуда находится 2 моль гелия, а в другой – такое же количество молей аргона. Начальная температура гелия равна 300 К, а температура аргона 600 К. Определите давление смеси после удаления перегородки. Теплоемкостью сосуда пренебречь. (Решение)
2006 год. 33 вариант. С2
Воздушный шар объемом 2500 м3 с массой оболочки 400 кг имеет внизу отверстие, через которое воздух в шаре нагревается горелкой. Температура окружающего воздуха 7°С, его плотность 1,2 кг/м3. При какой минимальной разности температур воздуха внутри шара и снаружи шар взлетит вместе с грузом (корзиной и воздухоплавателем) массой 200 кг? Оболочку шара считать нерастяжимой. (Решение)
2006 год. 222 вариант. С2
С одним молем идеального одноатомного газа совершают процесс 1-2-3-4, показанный на рисунке в координатах V-Т. Во сколько раз количество теплоты, полученное газом в процессе 1-2-3-4, больше работы газа в этом процессе? (Решение)
2005 год. 58 вариант. С2
Идеальный одноатомный газ в количестве 1 моль сначала изотермически расширился при температуре T1 = 300 К. Затем газ изобарно нагрели, повысив температуру в 3 раза. Какое количество теплоты получил газ на участке 2-3? (Решение)
2004 год. 92 вариант. С2
10 моль одноатомного идеального газа сначала охладили, уменьшив давление в 3 раза, а затем нагрели до первоначальной температуры 300 К (см. рисунок). Какое количество теплоты получил газ на участке 2-3? (Решение)
2004 год. 77 вариант. С5
Идеальный одноатомный газ используется в качестве рабочего тела в тепловом двигателе. В ходе работы двигателя состояние газа изменяется в соответствии с циклом, состоящим из двух адиабат и двух изохор (см. рисунок). Вычислите КПД такого двигателя. (Решение)
2004 год. 49 вариант. С5
При электролизе воды образуется кислород О2 и водород Н2. Газы отводят в сосуд объёмом 100 л, поддерживая в нём температуру 300 К. Чему равна масса воды, которая разложилась в результате электролиза, чтобы суммарное давление в сосуде достигло 0,1 атм? Считать, что ничего не взрывается.
(Решение)
2004 год. 35 вариант. С5
Смесь одинаковых масс гелия, водорода и азота помещена в сосуд и нагрета до температуры 350 К. Плотность смеси оказалась равной 50 г/м3. Чему равно давление в сосуде? (Решение)
Источник