Чему равно давление газа в сосуде
Давление является одним из трех основных термодинамических макроскопических параметров любой газовой системы. В данной статье рассмотрим формулы давления газа в приближении идеального газа и в рамках молекулярно-кинетической теории.
Идеальные газы
Каждый школьник знает, что газ является одним из четырех (включая плазму) агрегатных состояний материи, в котором частицы не имеют определенных положений и движутся хаотичным образом во всех направлениях с одинаковой вероятностью. Исходя из такого строения, газы не сохраняют ни объем, ни форму при малейшем внешнем силовом воздействии на них.
В любом газе средняя кинетическая энергия его частиц (атомов, молекул) больше, чем энергия межмолекулярного взаимодействия между ними. Кроме того, расстояния между частицами намного превышают их собственные размеры. Если молекулярными взаимодействиями и размерами частиц можно пренебречь, тогда такой газ называется идеальным.
В идеальном газе существует лишь единственный вид взаимодействия – упругие столкновения. Поскольку размер частиц пренебрежимо мал в сравнении с расстояниями между ними, то вероятность столкновений частица-частица будет низкой. Поэтому в идеальной газовой системе существуют только столкновения частиц со стенками сосуда.
Все реальные газы с хорошей точностью можно считать идеальными, если температура в них выше комнатной, и давление не сильно превышает атмосферное.
Причина возникновения давления в газах
Прежде чем записать формулы расчета давления газа, необходимо разобраться, почему оно возникает в изучаемой системе.
Согласно физическому определению, давление – это величина, равная отношению силы, которая перпендикулярно воздействует на некоторую площадку, к площади этой площадки, то есть:
P = F/S
Выше мы отмечали, что существует только один единственный тип взаимодействия в идеальной газовой системе – это абсолютно упругие столкновения. В результате них частицы передают количество движения Δp стенкам сосуда в течение времени соударения Δt. Для этого случая применим второй закон Ньютона:
F*Δt = Δp
Именно сила F приводит к появлению давления на стенки сосуда. Сама величина F от столкновения одной частицы является незначительной, однако количество частиц огромно (≈ 1023), поэтому они в совокупности создают существенный эффект, который проявляется в виде наличия давления в сосуде.
Формула давления газа идеального из молекулярно-кинетической теории
При объяснении концепции идеального газа выше были озвучены основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ). Эта теория основывается на статистической механике. Развита она была во второй половине XIX века такими учеными, как Джеймс Максвелл и Людвиг Больцман, хотя ее основы заложил еще Бернулли в первой половине XVIII века.
Согласно статистике Максвелла-Больцмана, все частицы системы движутся с различными скоростями. При этом существует малая доля частиц, скорость которых практически равна нулю, и такая же доля частиц, имеющих огромные скорости. Если вычислить среднюю квадратичную скорость, то она примет некоторую величину, которая в течение времени остается постоянной. Средняя квадратичная скорость частиц однозначно определяет температуру газа.
Применяя приближения МКТ (невзаимодействующие безразмерные и хаотично перемещающиеся частицы), можно получить следующую формулу давления газа в сосуде:
P = N*m*v2/(3*V)
Здесь N – количество частиц в системе, V – объем, v – средняя квадратичная скорость, m – масса одной частицы. Если все указанные величины определены, то, подставив их в единицах СИ в данное равенство, можно рассчитать давление газа в сосуде.
Формула давления из уравнения состояния
В середине 30-х годов XIX века французский инженер Эмиль Клапейрон, обобщая накопленный до него экспериментальный опыт по изучению поведения газов во время разных изопроцессов, получил уравнение, которое в настоящее время называется универсальным уравнением состояния идеального газа. Соответствующая формула имеет вид:
P*V = n*R*T
Здесь n – количество вещества в молях, T – температура по абсолютной шкале (в кельвинах). Величина R называется универсальной газовой постоянной, которая была введена в это уравнение русским химиком Д. И. Менделеевым, поэтому записанное выражение также называют законом Клапейрона-Менделеева.
Из уравнения выше легко получить формулу давления газа:
P = n*R*T/V
Равенство говорит о том, что давление линейно возрастает с температурой при постоянном объеме и увеличивается по гиперболе с уменьшением объема при постоянной температуре. Эти зависимости отражены в законах Гей-Люссака и Бойля-Мариотта.
Если сравнить это выражение с записанной выше формулой, которая следует из положений МКТ, то можно установить связь между кинетической энергией одной частицы или всей системы и абсолютной температурой.
Давление в газовой смеси
Отвечая на вопрос о том, как найти давление газа и формулы, мы ничего не говорили о том, является ли газ чистым, или речь идет о газовой смеси. В случае формулы для P, которая следует из уравнения Клапейрона, нет никакой связи с химическим составом газа, в случае же выражения для P из МКТ эта связь присутствует (параметр m). Поэтому при использовании последней формулы для смеси газов становится непонятным, какую массу частиц выбирать.
Когда необходимо рассчитать давление смеси идеальных газов, следует поступать одним из двух способов:
- Рассчитывать среднюю массу частиц m или, что предпочтительнее, среднее значение молярной массы M, исходя из атомных процентов каждого газа в смеси;
- Воспользоваться законом Дальтона. Он гласит, что давление в системе равно сумме парциальных давлений всех ее компонентов.
Пример задачи
Известно, что средняя скорость молекул кислорода составляет 500 м/с. Необходимо определить давление в сосуде объемом 10 литров, в котором находится 2 моль молекул.
Ответ на задачу можно получить, если воспользоваться формулой для P из МКТ:
P = N*m*v2/(3*V)
Здесь содержатся два неудобных для выполнения расчетов параметра – это m и N. Преобразуем формулу следующим образом:
m = M/NA;
n = N/NA;
m*N = M*n;
P = M*n*v2/(3*V)
Объем сосуда в кубических метрах равен 0,01 м3. Молярная масса молекулы кислорода M равна 0,032 кг/моль. Подставляя в формулу эти значения, а также величины скорости v и количества вещества n из условия задачи, приходим к ответу: P = 533333 Па, что соответствует давлению в 5,3 атмосферы.
Источник
Давление газа — что это за параметр
Определение
Давление в физике представляет собой один из трех ключевых термодинамических макроскопических характеристик для измерения любой газовой системы.
Определение
Газ — это одно из четырех, включая плазму, агрегатных состояний материи, характеризующееся очень слабыми связями между составляющими его частицами, а также их большой подвижностью.
В газообразной среде частицы в определенной концентрации расположены не упорядоченно и перемещаются в хаотичном порядке в разных направлениях с одинаковой вероятностью. Подобное строение не позволяет газам сохранять стабильность объема и формы даже при малом внешнем силовом воздействии. Для любого газа, включая одноатомный, значение средней кинетической энергии его частиц в виде атомов и молекул будет превышать энергию межмолекулярного взаимодействия между ними.
Кроме того, расстояние, на которое удалены частицы, значительно превышает их собственные размеры. В том случае, когда молекулярными взаимодействиями и габаритами частиц допускается пренебрегать, газ считают идеальным. Для такой формы материи характерен только один тип внутреннего взаимодействия в виде упругих столкновений. Так как размер частиц пренебрежимо мал по сравнению с расстоянием, на которое они удалены, вероятность столкновений частиц между собой будет низкой.
Примечание
По этой причине в идеальной газовой среде можно наблюдать лишь столкновения частиц со стенками сосуда. Какой-либо реальный газ с хорошей точностью можно отнести к идеальному, когда их температура выше, чем комнатная, а давление несущественно больше, чем атмосферное.
Причина возникновения давления в газах
Давление газа нельзя объяснить теми же причинами, что и давление твердого тела на опору. Расстояние, на которое удалены молекулы газообразной среды, существенно больше. В результате хаотичного движения они сталкиваются между собой и со стенками сосуда, который они занимают. Давление газа на стенки сосуда и вызвано ударами его молекул.
Данный параметр увеличивается по мере того, как нарастает сила ударов молекул о стенки. Газ характеризуется одинаковым давлением во всех направлениях, которое является следствием хаотичного движения огромного числа молекул.
Примечание
Важно отметить, что газ оказывает давление на дно и стенки сосуда, объем которого он занимает, во всех направления равномерно. В связи с этим, воздушный шарик сохраняет форму, несмотря на то, что его оболочка достаточно эластична.
Перед тем как транспортировать или отправить на хранение газообразные вещества, их сильно сжимают. В этом случае давление газа увеличивается. Его помещают в специальные баллоны из стали высокой прочности. Такие емкости необходимы для хранения сжатого воздуха на подводных лодках и кислорода, предназначенного для сварки металлов.
Свойства давления газа:
- Если объем уменьшается, то давление газа возрастает, а во время увеличения объема, давление будет снижаться при постоянных величинах массы и температуры вещества.
- Газ, находящийся в закрытом сосуде, характеризуется давлением, которое возрастает по мере увеличения температуры вещества при условии постоянства его массы и объема.
- В том случае, когда масса газа увеличивается, его давление также будет возрастать и наоборот.
Запись формул для определения давления газа начинают с выяснения причин, по которым оно возникает в рассматриваемой системе. Исходя из физического смысла, давление представляет собой величину, равную отношению силы, перпендикулярно воздействующей на некоторое основание, к площади этого основания:
(P=frac{F}{S})
Как было отмечено ранее, для идеальной газовой системы характерен лишь один тип взаимодействия — это абсолютно упругие столкновения. В процессе частицы передают количество движения Δp стенкам сосуда в течение времени соударения Δt. В данном случае применим второй закон Ньютона:
(F*Δt = Δp)
Таким образом, конкретно сила F является причиной формирования давления на стенки сосуда. Данная величина F, производимая одной частицей, незначительна. Однако, когда количество частиц огромно, они в совокупности создают ощутимый эффект, проявляемый в виде наличия давления в сосуде.
Формула давления идеального газа из молекулярно-кинетической теории
Объяснение концепции идеального газа построено на основных положениях молекулярно-кинетической теории, которая вытекает из принципов статистической механики. Наука получила активное развитие во второй половине XIX, благодаря таким ученым, как Джеймс Максвелл и Людвиг Больцман. Основы дисциплины были заложены еще Бернулли в первой половине XVIII века.
Исходя из статистики Максвелла-Больцмана, все частицы в системе обладают разными скоростями движения. При этом можно наблюдать небольшой процент частиц со скоростями, приближенными к нулю, и малую долю частиц, обладающих огромной скоростью. Средняя квадратичная скорость в этом случае будет соответствовать некоторой величине, не изменяющейся с течением времени.
Средняя квадратичная скорость частиц однозначно характеризует температуру газа. Используя приближения молекулярно-кинетической теории в виде невзаимодействующих безразмерных и хаотично движущихся частиц, получают формулу для расчета давления газа в сосуде:
(P=frac{N*m*v^{2}}{3*V})
где N является количеством частиц в системе; V обозначает объем; v представляет собой среднюю квадратичную скорость; m является массой одной частицы.
При наличии указанных в формуле параметров, выраженных в единицах СИ, можно вычислить давление газа в сосуде.
Второй способ записи основного уравнения МКТ
Определение
В середине 30-х годов XIX столетия французскому инженеру Эмилю Клапейрону удалось обобщить накопленный до этого времени экспериментальный опыт изучения поведения газов во время разнообразных изопроцессов и получить формулу, которую в будущем назвали универсальным уравнением состояния идеального газа:
(P*V = n*R*T )
n является количеством вещества в молях; T представляет собой температуру по абсолютной шкале и обозначается в кельвинах.
Величина R является универсальной газовой постоянной. Этот термин был введен в уравнение русским химиком Д.И. Менделеевым. Исходя из этого, запись уравнения называют законом Клапейрона-Менделеева.
Определение
С помощью данного выражения можно определить формулу для расчета давления газа:
(P=frac{n*R*T}{V})
Полученное уравнение объясняет линейный рост давления при увеличении температуры в условиях стабильности объема. Если объем уменьшается с сохранением температуры, то давление увеличивается по гиперболе. Данные закономерности явления отражены в законах Гей-Люссака и Бойля-Мариотта.
Сравнивая представленное выражение с записью формулы, которая вытекает из положений молекулярно-кинетической теории, можно установить связь кинетической энергии одной частицы, либо системы в общем, и абсолютной температуры.
Важно отметить, что при расчетах с использованием формулы для Р, вытекающей из уравнения Клапейрона, связь с химическим составом газа отсутствует. Если давление определяют с помощью выражения, согласно понятию молекулярно-кинетической теории, то данную связь следует учитывать в виде параметра m. В том случае, когда определяют давление смеси идеальных газов, применяют один из следующих методов:
- Расчет средней массы частиц m, либо среднего значения молярной массы М с учетом атомных процентов каждого газа в смеси.
- Применение закона Дальтона, согласно которому давление в системе равно сумме парциальных давлений всех ее компонентов.
Пример
Предположим, что молекулы кислорода движутся со средней скоростью в 500 м/с. Требуется рассчитать, каково давление в сосуде, объем которого равен 10 литров, содержащий 2 моль молекул.
Для того чтобы найти ответ, следует применить формулу для Р из молекулярно-кинетической теории:
(P=frac{N*m*v^{2}}{3*V})
Из-за неизвестных параметров m и N требуется выполнить некоторые преобразования формулы:
(m=frac{M}{NA})
(n=frac{N}{NA})
(m*N= M*n)
(P=frac{M*n*v^{2}}{3*V})
Таким образом, удельный объем сосуда в кубических метрах равен 0,01. Молярная масса молекулы кислорода М составляет 0,032 кг/моль. Данные параметры можно подставить в уравнение вместе со скоростью и количеством вещества. Тогда Р = 533333 Па, что представляет собой давление в 5,3 атмосферы.
Источник
Уроки по физике и астрономии
Для увлеченных
Боковая колонка
Контрольная работа № 2: «Давление твердых тел, жидкостей и газов».
Вариант I
ЧАСТЬ А:
Выберите один верный ответ.
- Бруски, изображенные на рисунке, имеют одинаковые размеры и массы. В каких случаях бруски оказывают одинаковое давление на стол?
1) А и Б; 2) Б и В; 3) А, Б и В; 4) А и В
- На газ, заключенный в сосуде, поршнем оказано дополнительное давление 10 кПа. Чему равны избыточные давление газа в точках А и Б?
1) в точке А — 7,5 кПа, в точке Б — 2,5 кПа
2) в точке А — 5 кПа, в точке Б — 5 кПа
3) в точке А — 10 кПа, в точке Б — 0 кПа
4) в точке А — 10 кПа, в точке Б — 10 кПа
- К сосуду с газом прикреплен манометр (рисунок). Чему равно давление газа в сосуде, если атмосферное давление равно 100 кПа?
1) 33 кПа; 2) 167 кПа; 3) 67 кПа; 4) 172 кПа
- Ртутным барометром измеряют атмосферное давление на вершине горы и в шахте.
1) атмосферное давление ниже нормального, барометр находится на вершине горы
2) атмосферное давление выше нормального, барометр находится на вершине горы
3) атмосферное давление ниже нормального, барометр находится в шахте
4) атмосферное давление выше нормального, барометр находится в шахте
- В сосуды налита одинаковая жидкость. В каком сосуде жидкость оказывает наибольшее давление на дно?
4) во всех сосудах давление на дно одинаково
- В сообщающиеся сосуды налиты вода, керосин и ртуть. Жидкости находятся в равновесии. В каком сосуде налита вода?
1) в А и Б; 2) в Б; 3) в А и В; 4) в В
- На графике представлена зависимость давления морской воды от глубины погружения для трех морей. В каком море плотность воды наибольшая?
4) во всех морях плотность воды одинаковая
ЧАСТЬ В
- Прочитайте текст и, согласуя его с рисунком, установите соответствия букв А, Б и В в тексте с цифрами на рисунке. Запишите ответ в виде последовательности цифр в порядке их упоминания в тексте.
Барометр-анероид представляет собой герметически закрытую металлическую коробочку А. Воздух из коробочки откачан. Для того чтобы ее не раздавило, поверхность коробочки делают волнистой. С ней соединяют стальную пружину 4, которая в данном случае имеет форму пластины.
Один конец пружины соединен со стрелкой Б с помощью специального устройства В, обеспечивающего его подвижность. При увеличении атмосферного давления концы пружины сближаются, и стрелка поворачивается, а ее конец перемещается вправо по шкале 3. При уменьшении атмосферного давления концы пружины удаляются друг от друга, и конец стрелки перемещается влево по шкале.
- Масса трактора 15 т. Какое давление производит трактор на почву, если площадь опоры его гусениц 1,5 м 2 ? Ответ выразить в кПа.
- Определить высоту водонапорной башни; если давление на стенки труб у ее основания 420 кПа.
ЧАСТЬ С
- Из какого материала сделана стена высотой 2,6 м, если она оказывает давление на почву 20,8 кПа?
ТАБЛИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
| Наименование | обозначение | множитель | наименование | обозначение | множитель |
| гига | Г | 10 9 | санти | с | 10 -2 |
| мега | М | 10 6 | мили | м | 10 -3 |
| кило | к | 10 3 | микро | мк | 10 -6 |
| гекто | г | 10 2 | нано | н | 10 -9 |
| деци | д | 10 -1 | пико | п | 10 -12 |
Константы (численные значения приведены с точностью, необходимой для получения правильного ответа)
Ускорение свободного падения на Земле g = 10 м/с 2
| алюминий | 2700 | латунь | 8400 | ртуть | 13600 | стекло | 2500 |
| бензин | 710 | лед | 900 | свинец | 11300 | фарфор | 2000 |
| бетон | 2200 | масло | 900 | сосна | 400 | цинк | 7100 |
| вода | 1000 | медь | 8900 | спирт | 800 | чугун | 7000 |
| гранит | 2600 | молоко | 1030 | сталь | 7800 | пробка | 250 |
| древесина | 400 | мрамор | 2700 | нефть | 800 | парафин | 900 |
| дуб | 800 | железо | 7800 | олово | 7300 | керосин | 800 |
| кирпич | 1600 |
Вариант II
ЧАСТЬ А:
Выберите один верный ответ.
- Бруски, изображенные на рисунке, имеют одинаковые размеры и массы. В каком случае бруски оказывают минимальное давление на стол?
1) А; 2) Б; 3) В; 4) во всех случаях давление одинаково
- Газ в сосуде сжимают поршнем. Газ передает избыточное давление поршня
- без изменения в направлении действия поршня
- без изменения только в направлении дна сосуда
- без изменения во всех направлениях
- во всех направлениях с уменьшением по мере удаления от поршня.
- К сосуду с газом прикреплен манометр (рисунок). Чему равно давление газа в сосуде, если атмосферное давление равно 100 кПа?
1) 20,8 кПа; 2) 28 кПа; 3) 72 кПа; 4) 128 кПа
- Барометром измеряют атмосферное давление на вершине горы и в шахте. Согласно показаниям
1) атмосферное давление меньше нормального, барометр находится на вершине горы
2) атмосферное давление больше нормального, барометр находится на вершине горы
3) атмосферное давление меньше нормального, барометр находится в шахте
4) атмосферное давление больше нормального, барометр находится в шахте
- В сосуды налиты разные жидкости. В каком сосуде жидкость оказывает наименьшее давление на дно?
- в первом
- во втором
- в третьем
- во всех сосудах давление жидкости на дно одинаково
- В левом колене сосуда налита вода. До какого уровня нужно налить воду в правое колено сообщающихся сосудов, чтобы перегородка К осталась неподвижной?
- до уровня А
- до уровня Б
- до уровня В
- до уровня Г
- На графике представлена зависимость давления воды от глубины погружения в озере. Определить давление воды на глубине 25 м.
1) 150 Па; 2) 250 Па; 3) 200 кПа; 4) 250 кПа
ЧАСТЬ В
- Прочитайте текст и, согласуя его с рисунком, установите соответствия букв А, Б и В в тексте с цифрами на рисунке. Запишите ответ в виде последовательности цифр в порядке их упоминания в тексте.
Гидравлический пресс состоит из двух цилиндров с соответственно большим и малым поршнями. Поршень 5 в цилиндре 3 приводится в движение рукояткой.
При движении поршня 5 вверх в цилиндр 3 входит масло из внешнего сосуда. При движении поршня вниз масло из цилиндра 3 перетекает в цилиндр А.
Большой поршень Б, поднимаясь вверх, перемещает прикрепленную к нему платформу 6, на которую помещают обрабатываемый материал. Материал при этом сдавливается между платформой 6 и неподвижной платформой В.
- Мраморная колонна массой 500 т имеет площадь основания 12,5 м 2 . Определить давление колонны на опору. Ответ выразить в кПа.
- Жидкость, налитая в цилиндрический сосуд до высоты 0,3 м, производит давление на дно 2130 Па. Определить плотность жидкости.
ЧАСТЬ С
- Какой наибольшей высоты можно сделать каменную кладку, чтобы она не разрушилась под действием собственного веса? Разрушающее давление для камня 4000 кПа. Плотность камня 2500 кг/м 3 .
ТАБЛИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
| Наименование | обозначение | множитель | наименование | обозначение | множитель |
| гига | Г | 10 9 | санти | с | 10 -2 |
| мега | М | 10 6 | мили | м | 10 -3 |
| кило | к | 10 3 | микро | мк | 10 -6 |
| гекто | г | 10 2 | нано | н | 10 -9 |
| деци | д | 10 -1 | пико | п | 10 -12 |
Константы (численные значения приведены с точностью, необходимой для получения правильного ответа)
Ускорение свободного падения на Земле g = 10 м/с 2
| алюминий | 2700 | латунь | 8400 | ртуть | 13600 | стекло | 2500 |
| бензин | 710 | лед | 900 | свинец | 11300 | фарфор | 2000 |
| бетон | 2200 | масло | 900 | сосна | 400 | цинк | 7100 |
| вода | 1000 | медь | 8900 | спирт | 800 | чугун | 7000 |
| гранит | 2600 | молоко | 1030 | сталь | 7800 | пробка | 250 |
| древесина | 400 | мрамор | 2700 | нефть | 800 | парафин | 900 |
| дуб | 800 | железо | 7800 | олово | 7300 | керосин | 800 |
| кирпич | 1600 |
Вариант III
ЧАСТЬ А:
Выберите один верный ответ.
- Бруски, изображенные на рисунке, имеют одинаковые размеры и массы. В каком случае бруски оказывают минимальное давление на стол?
1) А; 2) Б; 3) В; 4) во всех случаях давление одинаково
- На газ, заключенный в сосуде, поршнем оказано дополнительное давление 20 кПа. Чему равны избыточные давление газа в точках А и Б?
1) в точке А — 15 кПа, в точке Б — 5 кПа
2) в точке А — 5 кПа, в точке Б — 15 кПа
3) в точке А — 10 кПа, в точке Б — 10 кПа
4) в точке А—20 кПа, в точке Б—20 кПа
- К сосуду с газом прикреплен манометр (рисунок). Чему равно давление газа в сосуде, если атмосферное давление равно 100 кПа?
1) 8 кПа; 2) 16 кПа; 3) 108 кПа; 4) 116 кПа
- Ртутным барометром измеряют атмосферное давление в шахте и на вершине горы. Согласно показаниям
1) атмосферное давление выше нормального, барометр находится на вершине горы
2) атмосферное давление ниже нормального, барометр находится на вершине горы
3) атмосферное давление ниже нормального, барометр находится в шахте
4) атмосферное давление выше нормального, барометр находится в шахте
- В сосуде с водой в указанных точках сделаны отверстия. Из какого отверстия вода будет вытекать под наибольшим давлением?
1) А; 2) Б; 3) В; 4) из всех отверстий под одинаковым давлением
- В первом колене сообщающихся сосудов налита вода, во втором — бензин. До какого уровня (примерно) поднимется нефть, налитая в третье колено?
- до уровня А
- до уровня Б
- до уровня В
- до уровня Г
- На графике представлена зависимость давления морской воды от глубины погружения для трех морей. В каком море плотность воды наименьшая?
1) в первом; 2) во втором;
3) в третьем; 4) во всех морях соленость воды одинаковая
ЧАСТЬ В
- Прочитайте текст и, согласуя его с рисунком, установите соответствия букв А, Б и В в тексте с цифрами на рисунке. Запишите ответ в виде последовательности цифр по порядку их упоминания в тексте.
Основная часть металлического манометра — согнутая в дугу металлическая трубка 1, один конец которой закрыт. Другой конец трубки посредством крана А сообщается с сосудом, в котором измеряют давление. При увеличении давления трубка разгибается, и движение закрытого конца ее при помощи рычага Б и зубчатки 3 передается стрелке В, движущейся над шкалой прибора. При уменьшении давления трубка, благодаря своей упругости, возвращается в прежнее положение, а стрелка к нулевому делению шкалы.
Решите задачи.
- Трактор массой 10 т имеет площадь опоры гусениц 2,5 м 2 . Определить давление, производимое этим трактором на почву. Ответ выразить в кПа.
- Чему равна высота воды в водонапорной башне, если давление воды у ее основания 240 кПа?
ЧАСТЬ С
- Мраморная колонна оказывает на фундамент давление 216 кПа. Определить высоту колонны.
ТАБЛИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
| Наименование | обозначение | множитель | наименование | обозначение | множитель |
| гига | Г | 10 9 | санти | с | 10 -2 |
| мега | М | 10 6 | мили | м | 10 -3 |
| кило | к | 10 3 | микро | мк | 10 -6 |
| гекто | г | 10 2 | нано | н | 10 -9 |
| деци | д | 10 -1 | пико | п | 10 -12 |
Константы (численные значения приведены с точностью, необходимой для получения правильного ответа)
Ускорение свободного падения на Земле g = 10 м/с 2
| алюминий | 2700 | латунь | 8400 | ртуть | 13600 | стекло | 2500 |
| бензин | 710 | лед | 900 | свинец | 11300 | фарфор | 2000 |
| бетон | 2200 | масло | 900 | сосна | 400 | цинк | 7100 |
| вода | 1000 | медь | 8900 | спирт | 800 | чугун | 7000 |
| гранит | 2600 | молоко | 1030 | сталь | 7800 | пробка | 250 |
| древесина | 400 | мрамор | 2700 | нефть | 800 | парафин | 900 |
| дуб | 800 | железо | 7800 | олово | 7300 | керосин | 800 |
| кирпич | 1600 |
Вариант IV
ЧАСТЬ А:
Выберите один верный ответ.
- Бруски, изображенные на рисунке, имеют одинаковые размеры и массы. В каких случаях бруски оказывают одинаковое давление на стол?
4) во всех случаях давление одинаково
- На газ, заключенный в сосуде, поршнем оказано дополнительное давление. Избыточное давление на левую стенку оказалось равным 50 кПа. Чему равны избыточные давление газа на правую и нижнюю стенки сосуда?
1) на правую 50 кПа, на нижнюю 0 кПа
2) на правую 0 кПа, на нижнюю 50 кПа
3) на правую 50 кПа, на нижнюю 50 к Па
4) на правую 50 кПа, на нижнюю 75 кПа
- К сосуду с газом прикреплен манометр (рисунок). Чему равно давление газа в сосуде, если атмосферное давление равно 100 кПа?
1) 1,3 кПа; 2) 2,6 кПа; 3) 97,4 кПа; 4) 102,6 кПа
- Барометром измеряют атмосферное давление в шахте и на вершине горы. Согласно показаниям
1) атмосферное давление меньше нормального, барометр находится на вершине горы
2) атмосферное давление больше нормального, барометр находится на вершине горы
3) атмосферное давление меньше нормального, барометр находится в шахте
4) атмосферное давление больше нормального, барометр находится в шахте
- На рисунке показан рельеф дна озера. В какой из указанных точек давление воды наименьшее?
1) А; 2) Б; 3) В; 4) во всех точках давление одинаково
- В сообщающихся сосудах налиты вода, спирт и бензин. Жидкости находятся в равновесии. В каком колене находится спирт?
1) в колене А; 2) в колене Б; 3) в колене В; 4) в коленах А и В
- На графике представлена зависимость давления воды от глубины погружения в озере. На какой глубине давление воды будет равно 250 кПа?
1) 15 м; 2) 20 м; 3) 25 м; 4) 30 м
ЧАСТЬ В
- Прочитайте текст и, согласуя его с рисунком, установите соответствия букв А, Б и В в тексте с цифрами на рисунке. Запишите ответ в виде последовательности цифр по порядку их упоминания в тексте.
Всасывающий насос для подъема воды из колодца состоит из цилиндра 1, внутри которого перемещается поршень А. При движении поршня вверх давление под ним уменьшается, и вода из колодца под действием атмосферного давления поднимается по трубе 5. Она открывает нижний клапан Б и поступает в цилиндр под поршень.
При перемещении поршня вниз нижний клапан закрывается, открывается верхний клапан 3, и вода, заполняющая часть цилиндра, набирается над поршнем. После этого поршень вновь движется вверх, и столб воды над ним сливается через трубу В наружу, а пространство под поршнем вновь заполняется водой.
- Каток массой 6 т имеет площадь опоры 0,2 м 2 . Какое давление оказывает каток на почву? Ответ выразить в кПа.
- В сосуд налили жидкость до высоты 0,4 м. Определить плотность жидкости, если давление, оказываемое ею на дно сосуда равно 4500 Па.
ЧАСТЬ С
- Кирпич разрушается при давлении 6000 кПа. Разрушится ли башня из кирпича высотой 334 м?
ТАБЛИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
| Наименование | обозначение | множитель | наименование | обозначение | множитель |
| гига | Г | 10 9 | санти | с | 10 -2 |
| мега | М | 10 6 | мили | м | 10 -3 |
| кило | к | 10 3 | микро | мк | 10 -6 |
| гекто | г | 10 2 | нано | н | 10 -9 |
| деци | д | 10 -1 | пико | п | 10 -12 |
Константы (численные значения приведены с точностью, необходимой для получения правильного ответа)
Ускорение свободного падения на Земле g = 10 м/с 2
Источник
Источник