Длинная пробирка открытым концом погружена в сосуд с ртутью
При решении аналитических задач на газовые законы надо:
1.Убедиться, что при изменении состояния масса газа остается постоянной.
2.Сделать схематический чертеж, на котором условно отметить состояния газа параметрами Р, V, Т. Записать закон Клапейрона для данных двух состояний.
3.Если какой-либо параметр при переходе газа из одного состояния в другое остается неизменным (могут меняться все три параметра), то уравнение Клапейрона перевести в закон Бойля — Мариотта, Гей-Люссака или Шарля.
4.В случае, когда газ заключен в цилиндрический сосуд и объем газа меняется только за счет изменения высоты его столба h, уравнение Клапейрона можно сразу записывать в виде:
5.Используя условия задачи, определить термодинамические параметры, выразив их через заданные величины. И если газ граничит с жидкостью, то особое внимание следует обратить на определение давления. Для его определения тех случаях, когда газ производит давление на жидкость, следует использовать закон Паскаля: провести нулевой уровень через границу, отделяющую газ от жидкости, и записать уравнение равновесия жидкости.
6.Полученную систему уравнений решить относительно неизвестной величины.
P.S.
§ Если в задаче рассматривают состояния нескольких газов, отделенных друг от друга поршнями или входящих в состав смеси, то все указанные действия нужно проделать для каждого газа отдельно.
§ В задачах на газовые законы используется только абсолютная температура.
При увеличении абсолютной температуры газа в 2 раза давление увеличилось на 25%. во сколько раз изменился объем газа?
Газ изотермически сжат от объема V1 = 8 л до объема V2 = 6 л. Давление при этом возросло на DР = 4∙103 Па. Определить первоначальное давление.
Запишем уравнение Клапейрона и, так как процесс изотермический, переведем его в закон Бойля-Мариотта
Поэтому можно записать:
Отсюда находим первоначальное давление:
И объемы газов можно оставить в литрах, не переводить в систему СИ.
При нагревании газа при постоянном давлении на 1К его объем увеличился на 5% от первоначального. При какой температуре находился газ?
Сколько ртути войдет в стеклянный баллончик объемом V0, нагретый до Т0, если плотность ртути при температуре Т равна ρ.
Закрытый с обоих концов цилиндрический сосуд разделен на две равные части теплонепроницаемым поршнем. Длина каждой части 42см. В обеих половинках находится одинаковое количество азота при температуре 27°С и давлении 1 атмосфера. На сколько надо нагреть газ в одной части сосуда, чтобы поршень переместился на 2 см?
Для газа в отделе I:
Для газа в отделе II:
Отсюда следует:
Объем баллона, содержащего газ под давлением 1,2·105 Па составляет 6 литров. Каким станет давление газа, если этот баллон соединить с другим баллоном объем которого 10 литров и он практически не содержит газа.
Два одинаковых стеклянных шара соединены трубкой. При 0° С капелька ртути находится посередине трубки. Объем воздуха в каждом шаре и части трубки У= 200 см3 . На какое расстояние х сместится капелька, если один шар нагреть на 2° С, а другой на столько же охладить? Поперечное сечение трубки S=20 мм2
Для газа в отделе I:
Температура воздуха в цилиндре 7°С. На сколько переместиться поршень при нагревании воздуха на 20К, если ℓ1=14см?
Газ граничит с жидкостью
Электрическая лампа наполнена азотом при давлении Р= 600 мм рт. ст. Объем лампы V = 500 см3. Какая масса воды войдет в лампу, если у нее отломить кончик под водой? Атмосферное давление 760 мм рт. ст.?
Объем воды, поступившей в сосуд равен изменению объема газа при изотермическом процессе. Вода будет заходить в колбу до тех пор, пока давление внутри колбы не станет равным давлению наружному, то есть атмосферному.
Запишем закон Бойля-Мариотта для газа в колбе:%
Отсюда определим изменение объема:
Масса поступившей воды равна:
Объем пузырька воздуха по мере всплывания со дна озера на поверхность увеличивается в 3 раза. Какова глубина озера?
Открытую стеклянную трубку длиной ℓ=1м наполовину погружают в ртуть.Затем трубку закрывают пальцем и вынимают из ртути. Какой длины столбик ртути останется в трубке? атмосферное давление нлормальное.
Узкая вертикальная цилиндрическая трубка длиной L,закрытая с одного конца, содержит воздух, отделенный от наружного воздуха столбиком ртути длиной h. Плотность ртути ρ. Трубка расположена открытым концом вверх. Какова была длина ℓ столбика воздуха в трубке, если при перевертывании трубки открытым концом вниз, из трубки вылилось половина ртути. атмосферное давление Р0
В стеклянной трубке, запаянной с одного конца и расположенной горизонтально, находится столбик воздуха длиной 300мм, закрытый столбиком ртути длиной 200мм. На сколько изменится длина воздушного столбика, если трубку расположить открытым концом вверх? Атмосферное давление нормальное.
Длинная пробирка открытым концом погружена в сосуд с ртутью. При температуре t1 = 47 °С уровни ртути в пробирке и в сосуде совпадают. Над уровнем ртути остается часть пробирки длины L = 76см. На какую высоту ℓ поднимется ртуть в пробирке, если ее охладить до температуры t2 = -33 °С? Атмосферное давление Р0 = 0,1 МПа.
Посередине откачанной и запаянной с обоих концов горизонтально расположенной трубки длины L = 1 м находится столбик ртути длины h = 20 см. Если трубку поставить вертикально, столбик ртути сместится на расстояние ℓ = 10 см. До какого давления Р была откачана трубка? Плотность ртути ρ= 13,6∙103 кг/м3.
В обоих концах трубки воздух первоначально занимал объем
V = S(L – h)/2,
где S – площадь поперечного сечения трубки, и имел давление Р.
Когда трубку поставили вертикально, объем воздуха в верхней части трубки стал
V1 = S[(L – h)/2 + ℓ],
а давление стало Р1;
В нижней части трубки объем стал V2 = S[(L – h)/2 – ℓ], а давление стало равным Р2
Согласно закону Бойля-Мариотта для верхней части трубки PV = P1V2
Откуда (L – h) P =(L-h + 2ℓ)P1;
Для нижней части трубки
PV = P2V2, откуда (L-h)P = (L-h-2ℓ)Р2.
С другой стороны, столбик ртути находится в равновесии, когда давление воздуха в нижней части трубки равно сумме давлений воздуха в верхней части трубки и столбика ртути, т.е.
P2=P1+ρgh
Исключив Р1 иР2 из уравнений, найдем = 50 кПа.
Дата добавления: 2016-12-05; просмотров: 2744 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов
Читайте также:
Рекомендуемый контект:
Поиск на сайте:
© 2015-2020 lektsii.org – Контакты – Последнее добавление
Источник
| 1. Определить ускорение и силу натяжения нити, если m1=6 кг, m2=4 кг, коэффициент трения первого бруска о стол 0,2 (см. рисунок). |
2. Тележка с песком массой 10 кг катится со скоростью 1 м/с по горизонтальному пути без трения. Навстречу тележке летит шар массой 2 кг с горизонтальной скоростью 7 м/с. Шар после встречи с тележкой застрял в песке. В какую сторону и с какой скоростью покатится тележка после падения шара?
3. Длинная пробирка открытым концом погружена в сосуд со ртутью. При температуре t1= 47 уровни ртути в пробирке и в сосуде совпадают. Над уровнем ртути остается часть пробирки длиной L = 76 см. На какую высоту h поднимется ртуть в пробирке, если ее охладить до температуры t2= -33 ? Атмосферное давление нормальное, капиллярные силы не учитывать.
4. В трубке с газом длиной L = 1,73 м, закрытой на обоих концах, находится столбик ртути длиной 1 = 30 мм. Когда трубка расположена вертикально, ртуть делит трубку на две равные части. Давление газа над ртутью р = 8 кПа = 60 мм рт. ст. На какое расстояние х сдвинется ртуть, если трубку положить горизонтально?
Тест 23
А.) Задания, оцениваемые в 4 балла
1. Из предложенных величин векторной является …
А. Путь. Б. Ускорение.
В. Масса. Г. Время.
2. Определите время свободного падения тела, если его скорость в момент удара о землю 35 м/с (g = 10 м/с2).
А. 35 с. Б. 45 с.
В. 25 с. Г. 3,5 с.
3. Минимальный интервал времени, через который повторяется число оборотов в единицу времени, – это …
А. Частота. Б. Угловая скорость.
В. Период. Г. Фаза.
4. Лифт движется ускоренно вверх (а < g).Выберите из предложенных ответов соотношение веса тела Pи силы тяжести F.
А. Б.
В. Г.
5. Пружина жесткостью 25 Н/м изменяет свою длину от 40 до 35 см под действием силы …
А. 10 Н. Б. 7,5 Н.
В. 5,25 Н. Г. 1,25 Н.
6. Частота колебаний маятника с длиной нити 5 м равна …
А. 4,5 Гц. Б. 1 Гц.
В. 0,5 Гц. Г. 0,22 Гц.
7. Причина трудной сжимаемости жидкости объясняется …
А. Силами взаимодействия между молекулами.
Б. Движением молекул.
В. Наличием большого количества молекул;
Г. Явлением диффузии.
8. Единица изменения температуры газа в Международной системе – …
А. Дж. Б. Па.
В. К. Г. Н.
9. Углекислый газ массой 88 кг при давлении 3 ·105Па и температуре 27 занимает объем …
А. 16,62 м3. Б. 8,31 м3.
В.1,67 м3. Г. 0,0831 м3.
10. Проследите по графику изменение температуры за весь цикл.
| А. 1-2 – увеличилась, 2-3· увеличилась, 3-4 – уменьшилась, 4-1 – уменьшилась. Б. Г-‘–2 – увеличилась, 2-3 – не изменилась, 3-4 – уменьшилась, 4-1 – уменьшилась. В. 1-2 – уменьшилась, 2-3 увеличилась, 3-4 – не изменилась, 4-1 – уменьшилась. Г. 1-2 – увеличилась, 2-3 – не изменилась, 3-4 – увеличилась, 4-:-1 – увеличилась. |
11. При испарении от поверхности жидкости отрываются молекулы, обладающие …
А. Наибольшей кинетической энергией.
Б. Наименьшей кинетической энергией.
В. Наибольшей потенциальной энергией.
Г. Наименьшей потенциальной энергией.
12. Процессу, при котором изменение температуры газа происходит только за счет работы газа, соответствует участок :графика …
13. По графику зависимости температуры от времени для трех тел равной массы, получивших одинаковое количество теплоты, сравните удельные теплоемкости тел.
Читайте также:
Рекомендуемые страницы:
©2015-2020 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-05-21
Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных
Поиск по сайту:
Источник
Задача по физике – 5885
На сколько изменится подъемная сила воздушного шара объема $V$, если относительная влажность воздуха увеличится на 20%? Давление и температура влажного воздуха остались неизменными. Известно, что плотность насыщающих паров при данной температуре равна $rho$. Молекулярные веса воздуха и паров воды соответственно равны 29 и 18.
Подробнее
Задача по физике – 5886
В вертикально расположенном цилиндрическом сосуде находится газ массы $M$ с молекулярным весом $mu$. Газ отделен от атмосферы поршнем, соединенным с дном сосуда пружиной жесткости $k$ (рис.). При температуре $T_{1}$ поршень расположен на расстоянии $h$ от дна сосуда. До какой температуры надо нагреть газ, чтобы поршень поднялся до высоты $H$?
Подробнее
Задача по физике – 5887
В цилиндре под невесомым поршнем находится газ под давлением $P$, равным внешнему давлению, и с температурой $T$. Поршень удерживается упругой пружиной (см. рис.). Во сколько раз нужно увеличить температуру газа, чтобы его объем увеличился в полтора раза? Если газ из-под поршня полностью откачать, поршень находится в равновесии у дна цилиндра.
Подробнее
Задача по физике – 5888
В U-образную запаянную с одного конца трубку длины $2L$ налита жидкость таким образом, что в правом запаянном колене остался воздух.-Уровень жидкости в открытом колене совпадает с краем трубки. Разность между уровнями равна $L/3$ (рис.). Какую часть жидкости нужно выпустить через кран в нижней части сосуда, чтобы уровни жидкости в открытом и закрытом коленах сравнялись? Давлением паров жидкости пренебречь. Плотность жидкости $rho$, атмосферное давление $P_{0}$.
Подробнее
Задача по физике – 5889
В вертикальной узкой трубке длины $2L$ нижний конец запаян, а верхний открыт. В нижней половине трубки находится газ при температуре $T$, а верхняя до конца заполнена ртутью. До какой минимальной температуры надо нагреть газ в трубке, чтобы он вытеснил всю ртуть? Внешнее давление $L$ мм рт.ст. Поверхностное натяжение не учитывать.
Подробнее
Задача по физике – 5890
Пробирка погружена в воду своим открытым концом на глубину, равную половине ее длины. Уровень воды в пробирке совпадает с уровнем воды в резервуаре. Начальная температура всей системы $T_{1} = 273^{ circ} К$. При какой максимальной длине пробирки воздух из нее начнет выходить, если температуру системы довести до $T_{2} = 373^{ circ} К$? Наружное давление $P_{0} = 1 атм$. Давлением паров воды при $0^{ circ} С$ пренебречь.
Подробнее
Задача по физике – 5891
Пробирку длиной $L$ заполнили водородом под давлением $P_{0}$, закрыли легким подвижным поршнем и погрузили в сосуд со ртутью на глубину $H$ (рис. ). Какая часть длины пробирки будет при этом заполнена водородом? При каких значениях $H$ задача имеет решение? Плотность ртути $rho$, внешнее давление $P_{a}$, температура водорода поддерживается неизменной.
Подробнее
Задача по физике – 5892
Над одной грамм-молекулой идеального газа совершают цикл (замкнутый процесс), состоящий из двух изохор и двух изобар (рис.). Температуры в точках 1 и 3 равны $T_{1}$ и $T_{3}$. Определить работу, совершенную газом за цикл, если известно, что точки 2 и 4 лежат на одной изотерме.
Подробнее
Задача по физике – 5995
Капилляр представляет собой усеченный конус, радиус нижнего основания которого втрое больше верхнего радиуса $R_{0}$, длина капилляра равна $H$. Капилляр медленно опускают нижним основанием на поверхность воды. Найти максимальный радиус капилляра $R_{0}$, при котором вода поднимется на всю его высоту. Поверхностное натяжение воды $sigma$ известно. Внутреннюю поверхность капилляра считать абсолютно смачиваемой.
Подробнее
Задача по физике – 6011
Подсчитать число молекул, попавших в легкие современного человека из числа тех молекул, которые участвовали в предсмертном вздохе римского императора Юлия Цезаря, если средний объем легких человека – 2 л, плотность воздуха – 1,3 $кг/м^{3}$, радиус Земли $R_{з} = 6370 км$. Атмосферу считать изотермической, температуру и давление – нормальными как в наше время, так и во времена Цезаря.
Подробнее
Задача по физике – 6012
Одноатомный газ, масса которого $m$, а молекулярный вес $mu$, имеет температуру $T_{0}$. Газ очень быстро сжали, уменьшив объем вдвое, при этом установившаяся температура стала равной $T$. Определить изменение энтропии газа $S$.
Подробнее
Задача по физике – 6013
Термодинамический цикл, совершаемый с одним киломолем одноатомного газа, состоит из двух процессов. Первый описывается уравнением $pV^{ gamma} = a$, второй – $p + bV^{ gamma} = p_{0}$. Определить разность между максимальным и минимальным значением энтропии в этом цикле.
Подробнее
Задача по физике – 6014
Тяжелый поршень площади $S$, опускаясь, вытесняет воздух из цилиндрического сосуда объемом $V$ через маленькое отверстие в дне в сосуд такого же объема. Начальные параметры воздуха в обоих сосудах одинаковы и равны их нормальным значениям. При какой минимальной массе поршня произойдет полное вытеснение воздуха из первого сосуда?
Подробнее
Задача по физике – 6015
Некий циклический процесс, проводимый с одноатомным газом, в координатах Т-S состоит из трех участков: $T = const, S = const, T = T_{0}e^{ frac{S-S_{0}}{C nu}}$, где $S_{0}, T_{0}$ – минимальные значения энтропии и температуры, они являются заданными. Точка ($S_{0}, T_{0}$) соответствует пересечению экспоненциального процесса с изотермой. Определить КПД процесса, если известно, что объем за цикл меняется в пять раз.
Подробнее
Задача по физике – 6016
По первой трубе перекачивают газ с начальной температурой $T_{0}$. В конце трубы газ нагревают на $Delta T$ и перекачивают обратно по второй, лежащей рядом трубе. Теплообмен между трубами осуществляется посредством идеальной тепловой машины таким образом, что в установившемся режиме температура на выходе из второй трубы равна $2T_{0}$. Определить максимальную температуру газа в процессе перекачки $I$.
Подробнее
Источник
#хакнем_физика ???? рубрика, содержащая интересный, познавательный контент по физике как для школьников, так и для взрослых ????
Если решая математические задачи, следует руководствоваться только условиями, в том числе и неявно заданными (например: находя градусную меру одного из смежных углов в случаях, когда известна градусная мера другого, непременной частью условия является значение суммы градусных мер смежных углов, равной 180 град.), то при решении физических задач следует учитывать ВСЕ физические явления и процессы, влияющие на результат рассматриваемой в задаче ситуации.
Вот для примера известная и часто встречающаяся во многих учебниках и сборниках задач, в том числе и олимпиадных (и не только для семиклассников) по физике.
ЗАДАЧА
В стакане с водой плавает кусок льда. Изменится ли уровень воды, когда лёд растает?
Прежде чем продолжить чтение, предлагаю читателю дать (хотя бы для себя) обоснованный ответ на вопрос задачи…
В «Сборнике вопросов и задач по физике» [Н.И. Гольдфарб, изд. 2, «Высшая школа», М.: 1969] эта задача, помещённая как часть № 10.7 на стр. 48, на стр.193 приводится ответ:
«Лёд вытесняет воду, вес которой равен весу льда. Когда лёд растает, образуется такое же количество воды, поэтому уровень не изменится».
Такой же ответ приводится и во многих других сборниках…
А вот в популярнейшем и по сей день, выдержавшим множество изданий трёхтомнике «Элементарный учебник физики» под редакцией академика Г.С. Ландсберга [т. I, изд. 7, стереотипное, «Наука», М.: 1971] ответа на эту задачу (№ 162.2, стр. 351) не приводится. И это не случайно!
Что же не учтено в вышеприведённом ответе? Правильно! Не учтено, что при таянии льда вода в стакане охлаждается — именно поэтому мы и бросаем туда кусочек льда!
Вот как должен выглядеть правильный ответ:
«При таянии льда вода в стакане охлаждается. При охлаждении все вещества уменьшаются в объёме. Однако вода, единственная из всех известных веществ, имеет наибольшую плотность при температуре +4 град. С, а это значит, что при дальнейшем охлаждении данная масса воды увеличивается в объёме, что, как мне это было известно из курса природоведения в 5 классе (1961/1962 учебный год), является условием сохранения жизни на Земле, поскольку позволяет достаточно глубоким водоёмам не промерзать до самого дна!).
При этом возможно три варианта развития ситуации:
I. Если температура воды до начала таяния льда была выше 4 град. С и, хотя и понизилась после таяния льда, но осталась выше этой температуры, то уровень воды в стакане уменьшится.
II. Если температура воды до начала таяния льда была ниже 4 град. С, а после таяния льда ещё и уменьшилась, то уровень воды в стакане увеличится.
III. В случае, когда начальная температура воды была выше 4 град. С, а после того как лёд растаял, оказалась ниже этой температуры, то об уровне ничего определённого сказать нельзя — нужны конкретные данные о температуре и массе воды и льда, чтобы дать точный ответ на вопрос задачи!».
С этой задачей связана для меня одна интересная история.
Лет 15 назад во дворе дома, в котором я живу, ко мне с грустным выражением лица подошёл паренёк по имени Серёжа и попросил помочь подготовиться к предстоящей ему завтра апелляции по физике в нашем Политехническом институте (ныне Технический университет).
Поскольку времени было слишком мало, то я ограничился советом: если, по его мнению, апелляция пройдёт не очень удачно, и надежды исправить тройку на вступительном экзамене не будет, то попросить экзаменатора ответить на вопрос этой задачи и заставил его дословно вызубрить приведённый выше ответ и даже отработал с ним интонацию изложения этого ответа. На следующий вечер он подошёл ко мне с достаточно счастливым видом.
Вот его рассказ, каким я его запомнил:
«Всё получилось так, как Вы и хотели. Апелляцию проводили два человека: профессор и ассистент кафедры общей физики института. Мне выпало общаться с ассистентом, а профессор в это время общался с другим абитуриентом.
В ответ на мою просьбу ответить на мой вопрос ассистент слегка улыбнувшись сказал: «Пожалуйста…».
«После того, как я проговорил условие задачи, ассистент, широко улыбнувшись, произнёс: «Ну, это известная задача. Уровень воды не изменится — это следует из закона Архимеда: плавающий лёд вытесняет массу воды, равную массе льда. Образовавшаяся при таянии льда вода заполнит тот объём, который занимал в воде плавающий лёд…».
«Позвольте с Вами не согласиться», — начал я и затем совершенно спокойно слово в слово пересказал заготовленный нами ответ…
В это время профессор жестом остановил своего абитуриента и стал внимательно меня слушать…
Когда я закончил, возникла небольшая пауза…Профессор, обращаясь к ассистенту спросил: «Что скажешь?».
«Кажется, всё верно», — неуверенно ответил тот, на что профессор сказал, что никогда ещё не слышал столь аргументированного ответа, после чего, уже обращаясь ко мне, добавил: «Молодой человек, мы, к сожалению, не можем поднять Вам оценку сразу на два балла, но четвёрку Вы очевидно заслужили!»».
Мне остаётся лишь добавить, что Серёжа был зачислен студентом!…
Наши читатели могут поделиться своим мнением по поводу решения задачи. Если вам было интересно, не забудьте подписаться на наш канал и хэштег #хакнем_физика
Автор: #себихов_александр 71 год, много лет проработал конструктором-технологом микроэлектронных приборов и узлов в одном из НИИ г. Саратова, затем преподавателем математики и физики.
Другие статьи автора:
Вы читаете контент канала “Хакнем Школа”. Подпишитесь на наш канал, чтобы не терять его из виду.
Источник