Абсолютная температура идеального газа в сосуде снизилась в 2 раза

СПАДИЛО.РУ

Тепловое равновесие. Уравнение состояния.

В задании №8 ЕГЭ по физике необходимо решить задачу по теме тепловое равновесие. Кроме этого могут встретиться задания на уравнение состояния идеального газа. Ниже мы приведем краткую теорию, необходимую для решения данных заданий.

Теория к заданию №8 ЕГЭ по физике

Тепловое движение

Формула для средней энергии движения молекул идеального газа справедлива и для реального, который приближен максимально к идеальному: он одноатомный и сильно разреженный. В таком газе молекула может преодолеть расстояние между стенками внутри сосуда, не соударяясь с иными молекулами.

Кинетическая энергия теплового движения молекул газа определяется формулой: где k – постоянная Больцмана, Т — абсолютная температура (т.е. температура в кельвинах) Уравнение Менделеева-Клапейрона имеет вид: pV=vRT. Здесь : p – давление газа,V- его объем. v – скорость его молекул, R – универсальная газовая постоянная, T- температура газа.

Закон Шарля (изохорный процесс)

Разбор задания №8 ЕГЭ по физике

Демонстрационный вариант 2018

При увеличении абсолютной температуры средняя кинетическая энергия хаотического теплового движения молекул разреженного одноатомного газа увеличилась в 2 раза. Начальная температура газа 250 К. Какова конечная температура газа?

Алгоритм решения:

1. Записываем формулу, связывающую энергию движения молекул газа с температурой.
2. Рассматриваем характер зависимости тепловой энергии от температуры, и как изменения температуры при изменении энергии. Вычисляем искомую температуру.
3. Записываем ответ.

Решение:

Первый вариант задания (Демидова, №1)

Средняя кинетическая энергия хаотического теплового движения молекул гелия уменьшилась в 4 раза. Определите конечную температуру газа, если его начальная температура равна 900 К.

Алгоритм решения:

1. Выписываем формулу, которая связывает кинетическую энергию с температурой.
2. Рассматриваем характер зависимости тепловой энергии от температуры и как изменится температура при изменении энергии.
3. Записываем ответ.

Решение:

Второй вариант задание (Демидова, №22)

Объём 1 моль водорода в сосуде при температуре Т и давлении р равен V1. Объём 2 моль водорода при том же давлении и температуре 3T равен V2. Чему равно отношение V2/V1. (Водород считать идеальным газом.)

Алгоритм решения:

1. Анализируем условие задачи и определяем какой закон необходимо использовать в данном случае.
2. Записываем уравнение Менделеева-Клапейрона.
3. Находим отношение объемов.
4. Записываем ответ.

Решение:

Третий вариант задания (Демидова, №28)

На рисунке изображено изменение состояния постоянной массы разреженного аргона. Температура газа в состоянии 2 равна 627 °С. Какая температура соответствует состоянию 1?

Источник

Давление идеального газа уменьшилось в 2 раза а абсолютная температура

При неизменной плотности одноатомного идеального газа давление этого газа увеличивают в 4 раза. Во сколько раз изменяется при этом среднеквадратичная скорость движения его атомов?

Давление идеального газа можно найти по формуле

Концентрация равна где — масса всего газа. Следовательно, концентрация, также как и плотность газа, остаётся постоянной. Средняя кинетическая энергия атомов газа где — масса атомов газа. Подставим выражение для в уравнение для и выразим квадрат средней скорости.

Среднеквадратичная скорость движения атомов равна корню из среднего квадрата скорости атомов

Следовательно, при увеличении давления в 4 раза среднеквадратичная скорость движения атомов газа возрастёт в 2 раза.

Как изменится давление разреженного газа, если при его нагревании и сжатии абсолютная температура газа и концентрация молекул увеличатся в 2 раза?

2) увеличится в 8 раз

3) увеличится в 4 раза

4) увеличится в 2 раза

Можно считать, что разреженный газ подчиняется уравнению состояния для идеального газа:

Таким образом, если абсолютная температура газа и концентрация увеличатся в 2 раза, давление газа увеличится в 4 раза.

Как изменится давление разреженного одноатомного газа, если абсолютная температура газа уменьшится в 3 раза, а концентрация молекул увеличится в 3 раза?

1) увеличится в 4 раза

2) увеличится в 2 раза

3) уменьшится в 4 раза

Давление идеального газа связано с концентрацией молекул газа и абсолютной температурой соотношением:

Таким образом, если абсолютная температура идеального газа в сосуде уменьшится в 3 раза, а концентрация увеличится в 3 раза, то давление не изменится.

Абсолютная температура идеального газа в сосуде снизилась в 2,5 раза, а давление возросло при этом в 5 раз. Как изменилась концентрация молекул газа?

1) уменьшилась в 12,5 раза

2) увеличилась в 2 раза

3) уменьшилась в 2 раза

4) увеличилась в 12,5 раза

Давление идеального газа связано с концентрацией молекул газа и абсолютной температурой соотношением:

Таким образом, если абсолютная температура идеального газа в сосуде снизилась в 2,5 раза, а давление возросло в 5 раз, то концентрация увеличилась в 12,5 раз.

Абсолютная температура идеального газа в сосуде увеличилась в 1,5 раза, а давление возросло при этом в 4,5 раза. Как изменилась концентрация молекул газа?

1) уменьшилась в 3 раза

2) уменьшилась в 6,75 раза

3) увеличилась в 3 раза

4) увеличилась в 6,75 раза

Давление идеального газа связано с концентрацией молекул газа и абсолютной температурой соотношением:

Таким образом, если абсолютная температура идеального газа в сосуде увеличилась в 1,5 раза, а давление возросло в 4,5 раз, то концентрация увеличилась в 3 раз.

Абсолютная температура идеального газа в сосуде увеличилась в 2,5 раза, а давление возросло при этом в 5 раз. Как изменилась концентрация молекул газа?

1) уменьшилась в 12,5 раза

2) увеличилась в 2 раза

3) увеличилась в 12,5 раза

4) уменьшилась в 2 раза

Давление идеального газа связано с концентрацией молекул газа и абсолютной температурой соотношением:

Таким образом, если абсолютная температура идеального газа в сосуде увеличилась в 2,5 раза, а давление возросло в 5 раз, то концентрация увеличилась в 2 раз.

В сосуде, объем которого можно изменять, находится идеальный газ. Как изменятся при адиабатическом увеличении объема сосуда следующие три величины: температура газа, его давление, концентрация молекул газа?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Пояснение. Для анализа изменений, которые возникнут в газе, необходимо воспользоваться первым началом термодинамики и формулой, которая связывает давление газа с концентрацией его молекул и температурой.

Согласно первому началу термодинамики, переданное газу тепло идет на увеличение его внутренней энергии и на совершение работы против внешних сил:

Газ расширяется, значит, он совершает положительную работу Процесс расширения адиабатический, следовательно, теплообмен с окружающей средой отсутствует Таким образом, внутренняя энергия уменьшается Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры. При уменьшении внутренней энергии температура уменьшается. Масса газа в сосуде не изменяется, а объем увеличивается, следовательно, концентрация молекул газа уменьшается Давление связано с концентрацией молекул и температурой соотношением Таким образом, при адиабатическом увеличении объема газа давление газа уменьшается.

Как изменится давление разреженного одноатомного газа, если абсолютная температура газа уменьшится в 3 раза, а концентрация молекул увеличится в 3 раза?

1) увеличится в 4 раза

2) увеличится в 2 раза

3) уменьшится в 4 раза

Разрежённый одноатомный газ можно считать идеальным газом. Идеальный газ подчиняется уравнению состояния для идеального газа:

Поэтому при уменьшении абсолютной температуры газа в 3 раза и при увеличении концентрации молекул в 3 раза давление не изменится.

На V—T диаграмме представлена зависимость объема идеального газа постоянной массы от абсолютной температуры.

Как изменяется давление в процессе 1—2—3?

1) на участках 1—2 и 2—3 увеличивается

2) на участках 1—2 и 2—3 уменьшается

3) на участке 1—2 уменьшается, на участке 2—3 остается неизменным

4) на участке 1—2 не изменяется, на участке 2—3 увеличивается

Для идеального газа при постоянном объеме выполняется закон Шарля, согласно которому

Поскольку на участке 1—2 температура газа уменьшалась, получаем, что на этом участке давление так же уменьшалось. Как видно из диаграммы, на участке 2—3 изменение состояния газа идет таким образом, что а это означает, по закону Гей-Люссака, что давление газа на этом участке не изменяется.

Для участка 1-2 P/T=const, следовательно, если T уменьшалось, то P увеличивалось

Для участка 2-3 P=const

Такого варианта ответа нет

P/T=const, следовательно, P=const*T, следовательно, константа не меняется, и, если T уменьшилось, то P тоже уменьшается.

из рисунка видно , что объём увеличивается непропорционально температуре , значит давление на участке 2-3 уменьшается ,значит правильный ответ 2

На участке 2—3 объём прямо пропорционален температуре.

Как изменится давление разреженного одноатомного газа, если абсолютная температура газа уменьшится в 3 раза, а концентрация молекул увеличится в 3 раза?

1) увеличится в 4 раза

2) увеличится в 2 раза

3) уменьшится в 4 раза

Для разреженного газа законно использование модели идеального газа.

Согласно уравнению состояния идеального газа, давление связано с концентрацией и температурой соотношением:

Таким образом, при уменьшении температуры в 3 раза и одновременном увеличении концентрации в 3 раза, давление не изменится.

В сосуде под поршнем находится идеальный газ. Если при нагревании газа его давление остается постоянным, то как изменятся величины: объем газа, его плотность и внутренняя энергия?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Идеальный газ в сосуде нагревается изобарически. Следовательно, согласно закону Гей-Люссака

объем газа увеличивается. Плотность обратно пропорциональна объему, и так как количество газа не меняется, плотность газа уменьшается. Внутренняя энергия фиксированного количества идеального газа зависит только от температуры. При повышении температуры внутренняя энергия идеального газа увеличивается

Как изменится давление разреженного одноатомного газа, если абсолютная температура газа уменьшится в 2 раза, а концентрация молекул увеличится в 2 раза?

1) увеличится в 4 раза

2) уменьшится в 4 раза

3) увеличится в 2 раза

Можно считать, что разреженный одноатомный газ подчиняется уравнению состояния для идеального газа:

Таким образом, если абсолютная температура газа уменьшится в 2 раза, а концентрация молекул увеличится в 2 раза, давление газа не изменится.

Как изменится давление разреженного одноатомного газа, если при увеличении концентрации молекул газа в 3 раза его абсолютная температура увеличится в 2 раза?

1) увеличится в 6 раз

2) увеличится в 2 раза

3) уменьшится в 6 раз

4) останется без изменений

Можно считать, что разреженный одноатомный газ подчиняется уравнению состояния для идеального газа:

Таким образом, если абсолютная температура газа увеличится в 2 раза, а концентрация молекул увеличится в 3 раза, давление газа увеличится в 6 раз.

В результате нагревания и сжатия идеального одноатомного газа его давление увеличилось в 3 раза, а концентрация его молекул увеличилась в 2 раза. Как изменилась средняя кинетическая энергия теплового движения молекул газа?

1) увеличилась в 3 раза

2) увеличилась в 6 раз

3) увеличилась в 2 раза

4) увеличилась в 1,5 раза

Давление идеального газа пропорционально произведению концентрации молекул газа и средней кинетической энергии теплового движения:

При увеличении концентрации в 2 раза и увеличении давления в 3 раза средняя кинетическая энергия теплового движения молекул увеличится в 1,5 раза.

В сосуде неизменного объема находилась при комнатной температуре смесь двух идеальных газов, по 1 моль каждого. Половину содержимого сосуда выпустили, а затем добавили в сосуд 1 моль первого газа. Как изменились в результате парци-альные давления газов и их суммарное давление, если температура газов в сосуде поддерживалась неизменной? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.