Давление идеального газа в сосуде с жесткими стенками

В двух закрытых сосудах одинакового объёма (1 литр) нагревают два различных газа — 1 и 2. На рисунке показаны зависимости давления p этих газов от времени t. Известно, что начальные температуры газов были одинаковы.

Выберите два верных утверждения, соответствующие результатам этих экспериментов.

1) Количество вещества первого газа меньше, чем количество вещества второго газа.

2) Так как по условию эксперимента газы имеют одинаковые объёмы, а в момент времени t = 40 мин они имеют и одинаковые давления, то температуры этих газов в этот момент времени также одинаковы.

3) В момент времени t = 40 мин температура газа 1 больше температуры газа 2.

4) В процессе проводимого эксперимента внутренняя энергия обоих газов увеличивается.

5) В процессе проводимого эксперимента оба газа не совершают работу.

1) Согласно уравнению Менделеева — Клапейрона

Рассмотрим начальный момент времени. По условию объёмы и температуры газов одинаковы, а поскольку то

2) В изохорном процессе выполняется закон Шарля:

И, значит,

3) Из п. 2 заключаем:

4) Внутренняя энергия одного моля идеального газа зависит только от температуры. При нагревании она увеличивается.

5) Так как по условию оба газа находятся в закрытых сосудах, то в процессе проводимого эксперимента оба газа не совершают работу.

В двух закрытых сосудах одинакового объёма (1 литр) нагревают два различных газа — 1 и 2. На рисунке показаны зависимости давления p этих газов от времени t. Известно, что начальные температуры газов были одинаковы. Выберите два верных утверждения, соответствующие результатам этих экспериментов.

1) Количество вещества первого газа больше, чем количество вещества второго газа.

2) Так как по условию эксперимента газы имеют одинаковые объёмы, а в момент времени t = 40 мин они имеют и одинаковые давления, то температуры этих газов в этот момент времени также одинаковы.

3) В момент времени t = 40 мин температура газа 1 меньше температуры газа 2.

4) В процессе проводимого эксперимента не происходит изменения внутренней энергии газов.

5) В процессе проводимого эксперимента оба газа совершают положительную работу.

Согласно уравнению Клапейрона-Менделеева, давление, объем и абсолютная температура идеального газа связаны соотношением

Найдем чему равно отношение количества вещества первого газа к количеству вещества второго. Рассмотрим при этом момент времени

при этом по условию

Значит количество вещества первого газа больше чем второго.

Отношение температур газов при t=40 мин:

Это значит, что в момент времени t = 40 мин температура газа 1 меньше температуры газа 2.

В закрытом сосуде с жёсткими стенками содержится идеальный газ при температуре 27 °С. Температуру газа повысили до 147 °С. Во сколько раз изменилось давление этого газа? Ответ округлите до десятых долей.

Идеальный газ в сосуде нагревается изохорно. Следовательно, согласно закону Шарля

давление газа должно увеличиться. Температура газа увеличивается в раза. А значит, и давление увеличится в 1,4 раза.

В закрытом сосуде с жёсткими стенками содержится идеальный газ при температуре 27 °С. Температуру газа повысили до 87 °С. Во сколько раз изменилось давление этого газа? Ответ округлите до десятых долей.

Идеальный газ в сосуде нагревается изохорно. Следовательно, согласно закону Шарля

давление газа должно увеличиться. Температура газа увеличивается в раза. А значит, и давление увеличится в 1,2 раза.

В сосуде, закрытом поршнем, находится при комнатной температуре воздух, относительная влажность которого равна 50%, а масса пара равна m. Поршень медленно вдвигают в сосуд, уменьшая его объём в 8 раз, при постоянной температуре. Нарисуйте график зависимости массы пара в сосуде в этом процессе от объёма сосуда.

1. Обозначим исходные объём и давление пара через V1 и p1. Конденсация пара, а, следовательно, и изменение массы пара начнётся тогда, когда давление пара в сосуде станет равным давлению насыщенных водяных паров, т. е. при давлении p2 = 2p1. При достижении газом этого давления начнётся процесс конденсации насыщенного пара, происходящий при постоянном давлении и температуре, при этом вблизи комнатной температуры объёмом сконденсировавшейся воды по сравнению с объёмом пара можно пренебречь.

2. Так как температура неизменна, то согласно закону Бойля — Мариотта в момент начала конденсации объём пара будет равен

а масса пара — m.

Для того чтобы в итоге объём пара уменьшился в 8 раз, нужно, считая от момента начала конденсации, уменьшить объём сосуда ещё в 4 раза. При этом в сосуде сконденсируется 3/4 от находившейся под поршнем массы m пара, то есть масса mп оставшегося пара будет равна m/4.

3. Зависимость mп(V) в области конденсации — линейная.

4. График изображён на рисунке.

В сосуде, закрытом поршнем, находится при комнатной температуре воздух, относительная влажность которого равна 50%, а масса пара равна m. Поршень медленно вдвигают в сосуд, уменьшая его объём в 8 раз, при постоянной температуре. Нарисуйте график зависимости массы воды, сконденсировавшейся в этом процессе, от объёма сосуда.

1. Обозначим исходные объём и давление пара через V1 и p1. Конденсация пара, а, следовательно, и изменение массы пара начнётся тогда, когда давление пара в сосуде станет равным давлению

насыщенных водяных паров, т. е. при давлении p2 = 2p1. При достижении газом этого давления начнётся процесс конденсации насыщенного пара, происходящий при постоянном давлении и температуре, при этом вблизи комнатной температуры объёмом сконденсировавшейся воды по сравнению с объёмом пара можно пренебречь.

2. Так как температура неизменна, то, согласно закону Бойля-Мариотта, в момент начала конденсации объём пара будет равен

Для того, чтобы в итоге объём пара уменьшился в 8 раз, нужно, считая от момента начала конденсации, уменьшить объём сосуда ещё в 4 раза. При этом в сосуде сконденсируется 3/4 от находившейся под поршнем массы m пара, то есть масса mв получившейся воды будет равна

3. Зависимость mв(V) в области конденсации — линейная.

4. График изображён на рисунке.

В сосуде, закрытом подвижным поршнем, находятся в равновесии вода и водяной пар. Объём сосуда очень медленно уменьшают, опуская поршень из положения 1 в положение 2.

График зависимости давления в сосуде от объёма правильно показан на рисунке

Поскольку, согласно условию, водяной пар находится в состоянии теплового равновесия с водой, заключаем, что это насыщенный пар. Давление насыщенного пара зависит только от температуры. Так как поршень двигают медленно, в каждый момент успевает установиться тепловое равновесие. Роль термостата играет окружающая среда. Таким образом, описанный в задаче процесс идет изотермически, а значит, давление пара в сосуде остается неизменным (его излишки конденсируют в воду).

если процесс идет изотермический значит ответ №1?

Будьте внимательнее, в сосуде не идеальный газ, а жидкость, находящаяся в равновесии со своим паром

Если процесс изотермический, значит температура постоянная а не давление, и тогда почему 3 ответ правильный ?

Системы могут быть самые разные, поэтому не спешите применять законы, справедливые только для идеального газа. Посмотрите предыдущий комментарий и еще раз внимательно прочитайте решение.

Относительная влажность воздуха в сосуде, закрытом поршнем, равна 30%. Какой станет относительная влажность воздуха в сосуде, если его объём при неизменной температуре увеличить в 3 раза? Ответ дайте в процентах.

Относительная влажность воздуха определяется как отношение парциального давления водяного пара к давлению насыщенных паров при данной температуре. Температура в сосуде не изменяется, поэтому не изменяется давление насыщенных паров. При постоянной температуре произведение давления на объём остаётся постоянным:

поэтому при увеличении объёма в три раза давление упадёт в три раза. Следовательно, относительная влажность воздуха в сосуде также уменьшится в три раза и станет равной 10%.

В сосуде, закрытом поршнем, находится идеальный газ. На рисунке показан график зависимости объема газа от температуры.

В каком состоянии давление газа наибольшее?

Идеальный газ подчиняется уравнению Клапейрона — Менделеева:

Следовательно, давление газа максимально, когда максимальна величина Из графика видно, что эта величина максимальна в точке С.

Относительная влажность воздуха в сосуде, закрытом поршнем, равна 30 %. Какова будет относительная влажность, если перемещением поршня объём сосуда при неизменной температуре уменьшить в 3 раза? (Ответ дать в процентах.)

Относительную влажность воздуха можно найти как отношение давления пара к давлению насыщенного пара при данной температуре:

По закону Бойля—Мариотта для идеального газа при постоянной температуре произведение давления на объём постоянно, получаем:

Следовательно,

В сосуде, закрытом поршнем, находится идеальный газ. Процесс изменения состояния газа показан на диаграмме (см. рисунок).

Как менялся объем газа при его переходе из состояния А в состояние В?

1) все время увеличивался

2) все время уменьшался

3) сначала увеличивался, затем уменьшался

4) сначала уменьшался, затем увеличивался

Идеальный газ подчиняется уравнению Клапейрона — Менделеева:

Следовательно, объём газа равен Из рисунка видно, что величина всё время увеличивалась, а значит, объём также всё время увеличивался.

Внутренняя энергия идеального газа в герметично закрытом сосуде уменьшается при

1) понижении его температуры

2) его изотермическом сжатии

3) уменьшении потенциальной энергии сосуда

4) уменьшении кинетической энергии сосуда

Внутренняя энергия идеального газа в герметично закрытом сосуде зависит только от температуры. При понижении температуры газа внутренняя энергия уменьшается.

Среднеквадратичная скорость молекул идеального одноатомного газа, заполняющего закрытый сосуд, равна

Как и на сколько изменится среднеквадратичная скорость молекул этого газа, если давление в сосуде вследствие охлаждения газа уменьшить на 19%?

Среднеквадратичная скорость молекул идеального газа при температуре

равна где — постоянная Больцмана, — масса одной молекулы этого газа. Учитывая соотношение , где — универсальная газовая постоянная, — молярная масса газа, — постоянная Авогадро, выразим среднеквадратичную скорость молекул в виде

Согласно уравнению Клапейрона — Менделеева

где р — давление газа, V — объем сосуда,

— масса газа. Из этих выражений следует, что Тогда начальная и конечная среднеквадратичная скорости равны и здесь учтено, что изменение давления в сосуде происходит при неизменном объёме (сосуд закрытый).

Согласно условию задачи,

Следовательно,

Отсюда следует, что изменение среднеквадратичной скорости молекул

Таким образом, среднеквадратичная скорость молекул газа уменьшится на 45 м/с.

Ответ: среднеквадратичная скорость молекул газа уменьшится на 45 м/с.

Приведём другое решение.

Запишем основное уравнение МКТ, для первого и второго состояний газа:

Объём сосуда и число молекул в нём не изменяются, следовательно, концентрация остаётся неизменной. Получаем:

Откуда

Ответ:

Источник

Давление идеальный газ в сосуде с жесткими стенками

В закрытом сосуде с жёсткими стенками находится 0,2 моля гелия. Из сосуда выпускают половину газа и накачивают в сосуд взамен 0,1 моля аргона, поддерживая температуру неизменной.

Определите, как в результате этого изменяются следующие физические величины: давление в сосуде, удельная теплоёмкость содержимого сосуда. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

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

Идеальный газ подчиняется уравнению состояния Клапейрона — Менделеева:

В описанном процессе количество молей газа и его температура остаётся постоянной, следовательно, давление газа в сосуде не изменяется.

Удельная теплоёмкость фиксированной массы газа может быть найдена как

Согласно первому началу термодинамики, переданное газу тепло идёт на изменение его внутренней энергии и на работу против внешних сил:

Поскольку, согласно условию, газ находится в закрытом сосуде и его объём постоянен, то он не совершает работы, а значит, всё тепло идёт на изменение внутренней энергии

Масса газа связана с количеством вещества и молярной массой

Так как молярная масса аргона больше молярной массы гелия, то общая масса газа после замены будет больше. Это приведёт к тому, что удельная теплоёмкость содержимого сосуда уменьшится.

Источник

Линия заданий 8, ЕГЭ по физике

Ответ: в ________________ раз (раза) .

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ????
При обращении указывайте id этого вопроса — 9064.

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ????
При обращении указывайте id этого вопроса — 9096.

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ????
При обращении указывайте id этого вопроса — 9128.

9160. Давление идеального газа в закрытом сосуде было равно 40 кПа. При неизменной температуре концентрацию молекул газа увеличили в 3 раза. Определите давление газа в конечном состоянии.

Ответ: ________________ кДж.

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ????
При обращении указывайте id этого вопроса — 9160.

9192. Давление идеального газа в закрытом сосуде было равно 40 кПа. Концентрацию молекул газа уменьшили в 2 раза, одновременно увеличив его температуру в 3 раза. Определите давление газа в конечном состоянии.

Ответ: ________________ кПа.

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ????
При обращении указывайте id этого вопроса — 9192.

9224. Давление идеального газа в сосуде с жесткими стенками при температуре (t ) = 27 °С равно (p ) = 90 кПа. Каким будет давление в сосуде, если газ нагреть до температуры 127 °С?

Ответ: ________________ кПа.

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ????
При обращении указывайте id этого вопроса — 9224.

9256. Давление идеального газа в сосуде объемом (V ) = 1 л равно (p ) = 90 кПа. Каким будет давление в сосуде, если объем сосуда изотермически увеличить в 2 раза?

Источник

Давление идеальный газ в сосуде с жесткими стенками

В сосуде объёмом V = 0,02 м

с жёсткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью заткнутое пробкой. Максимальная сила трения покоя F пробки о края отверстия равна 100 Н. Определите максимальное количество теплоты, которое можно передать газу, чтобы пробка ещё не выскочила из отверстия. Газ считайте идеальным.

1. Пробка выскакивает, если сила давления газа в сосуде становится больше суммы сил атмосферного давления и максимальной силы трения покоя пробки о края отверстия:

2. По первому началу термодинамики переданное газу количество теплоты идёт на изменение внутренней энергии и совершение работы против внешних сил. Объём сосуда не изменяется, следовательно, работа газа равна нулю, тогда

3. Идеальный газ подчиняется уравнению состояния Клапейрона — Менделеева:

Отсюда, подставляя, получаем

Ответ:

Доброго времени суток, товарищи. Вопрос насущный, почему в составлении второго закона Ньютона(расставляем силу давления газа, атмосферы, силы трения покоя) не учитывается сила тяжести, действующая на пробку, как на тело вертикально вниз?

Силой тяжести можно пренебречь.

У круглого отверстия данной в условии площади диаметр 1,6 см. Длину пробки оценим 2 — 4 см, значит, её объём не более 10 см 3 , а масса не более 10 г. Сила тяжести тогда не превосходит 0,1 Н, что много меньше силы трения 100 Н.

Источник