Два сосуда содержащие различные газы
Опубликовано ср, 07/17/2019 – 21:59 пользователем fizportal.ru
ОСНОВЫ МКТ. Идеальный газ. Закон Дальтона. Тема 13-3
13.43. Внутри нетеплопроводного цилиндра, расположенного горизонтально, имеется тонкий нетеплопроводный подвижный поршень. На каких расстояниях L1 и L2 от оснований цилиндра расположен поршень, если с одной стороны от поршня в цилиндре находится кислород при температуре 127 °С, а с другой водород при температуре 27 °С? Массы обоих газов одинаковы. Общая длина цилиндра L = 65 см.
13.44. Два сосуда, содержащие одинаковые массы одного и того же газа, соединены трубкой с краном. В первом сосуде давление газа 4,0 кПа, а во втором 6,0 кПа. Какое давление p установится в системе после открывания крана? Температура газа постоянна.
13.45. Два сосуда соединены трубкой с краном. В первом сосуде находится масса 2,0 кг газа под давлением 4,0 × 105 Па, а во втором – 3,0 кг того же газа под давлением 9,0 × 105 Па. Какое давление p установится в системе после открывания крана? Температура газа постоянна.
13.46. Для приготовления газовой смеси с общим давлением p = 5,0 гПа к сосуду объема V = 10 л подсоединили баллон объема V1 = 1,0 л, в котором находился гелий под давлением p1 = 40 гПа, и баллон с неоном под давлением p2 = 10 гПа. Найдите объем V2 баллона с неоном. Температуры газов одинаковы и постоянны.
13.47. Два одинаковых сосуда соединены трубкой, объемом которой можно пренебречь. Система наполнена газом под давлением po. Во сколько n раз нужно изменить температуру газа в одном из сосудов, чтобы давление во всей системе стало равным p1?
13.48. Определите плотность $rho$ смеси, содержащей 4 г водорода и 32 г кислорода при температуре 7 °С и общем давлении 1,0 × 105 Па.
13.49. В сосуде находится смесь трех газов с массами m1, m2, m3 и с известными молярными массами μ 1, μ 2, μ 3. Определите плотность $rho$ смеси, если ее давление p и температура T известны.
Ответ
$rho$ = (m1 + m2 + m3)p/{(m1/μ1 + m2/μ2 + m3/μ3)RT}
13.50. Сосуд объема 2V = 200 см3 разделен на две равные части полупроницаемой неподвижной перегородкой. В первую половину сосуда введена смесь 2 мг водорода и 4 мг гелия, во второй половине вакуум. Через перегородку может диффундировать только гелий. Во время процесса поддерживается температура T = 300 К. Какие давления p1 и p2 установятся в обеих частях сосуда?
13.51. Сосуд объема V = 2 дм 3 разделен на две равные части полупроницаемой неподвижной перегородкой. В первую половину сосуда введена смесь 2 г водорода и 20 г аргона, во второй половине – вакуум. Через перегородку может диффундировать только водород. Во время процесса поддерживается температура t = 20 °C. Какое давление p установится в первой части сосуда? Молярная масса аргона 40 г/моль, водорода 2 г/моль.
13.52. Одинаковые массы водорода и гелия поместили в сосуд объема V1, который отделен от откачанного до состояния вакуума сосуда объема V2 полунепроницаемой перегородкой, пропускающей только молекулы водорода. После установления равновесия давление в первом сосуде упало в два раза. Температура постоянна. Определите отношение V2/V1.
13.53. сосуд заполнен смесью водорода и гелия и отделен от равного ему по объему откачанного сосуда неподвижной полупроницаемой перегородкой, пропускающей только атомы гелия. После установления равновесия давление в первом сосуде упало на 10 % . Температура постоянна. Определите отношение массы гелия к массе водорода.
13.54. Закрытый сосуд разделен на две одинаковые по объему части твердой неподвижной полупроницаемой перегородкой. В первую половину сосуда введена смесь аргона и водорода при давлении p = 1,5 × 105 Па, во второй половине вакуум. Через перегородку может диффундировать только водород. После окончания процесса диффузии давление в первой половине сосуда оказалось равным 1,0 × 105 Па. Во время процесса температура системы оставалась постоянной. Определите отношение масс аргона и водорода в смеси, которая была первоначально введена в первую половину сосуда. Молярная масса аргона 40 г/моль, водорода 2 г/моль.
13.55. Две сферы с объемами 100 см3 и 200 см3 соединены короткой трубкой, в которой имеется пористая перегородка. С ее помощью можно добиться в сосудах равенства давления, но не температуры. Сначала система находится при температуре To = 300 K и содержит кислород под давлением po = 1,0 × 105 Па. Затем малую сферу помещают в сосуд со льдом при температуре t1 = 0 °С, а большую в сосуд с паром при температуре t2 = 100 °C. Какое давление p установится в системе? Тепловым расширением сфер пренебречь.
Источник
5.41 В двух разобщенных между собой сосудах А и В (рис. 9) содержатся следующие газы: в сосуде А — 50 л азота при давлении р1=2 МПа и температуре t1=200 ºC, в сосуде В — 200 л углекислого газа при давлении р2=0,5 МПа и температуре t2=600 ºC.
Определить давление и температуру, которые установятся после соединение сосудов. Теплообменом с окружающей средой пренебречь.
Ответ: t=411 ºC, р=0,89 МПа.
5.42 При решении задач на смешение газов пользуются иногда формулами (64) и (65) в качестве приближенных. решите предыдущую задачу, пользуясь приближенными формулами, и сравните полученные результаты по точным и приближенным формулам.
Предыдущая задача: В двух разобщенных между собой сосудах А и В (рис. 9) содержатся следующие газы: в сосуде А — 50 л азота при давлении р1=2 МПа и температуре t1=200 ºC, в сосуде B — 200 л углекислого газа при давлении р2=0,5 МПа и температуре t2=600 ºC.
Определить давление и температуру, которые установятся после соединение сосудов. Теплообменом с окружающей средой пренебречь.
Ответ: t=341 ºС, р=0,8 МПа, εр=10,1 %, εТ=17 %.
5.43 Три разобщенных между собой сосуда А, В, С заполнены различными газами. В сосуде А, имеющем объем 10 л, находится сернистый ангидрид SO2 при давлении 6 МПа и температуре 100 ºС, в сосуде В с объемом 5 л — азот при давлении 0,4 МПа и температуре 200 ºС и в сосуде С с объемом 5 л — азот при давлении 2 МПа и температуре 300 ºС.
Определить давление и температуру, которые установятся после соединения сосудов между собой. Считать, что теплообмен со средой отсутствует.
Ответ: р=3,57 МПа, t=118 ºC.
5.44 Под колоколом газгольдера находится 3 кг азота при начальной температуре 293 К и постоянном давлении 1,32 бар. Найти увеличение объема газа и повышение его температуры в результате сообщения газу 60 кДж теплоты. Теплоемкость азота ср=1,03 кДж/(кг·К).
Ответ: V2=2,11 м³, Т2=312 К.
5.45 Мощность турбогенератора 12 МВт, к.п.д. генератора 0,98. Какое количество воздуха необходимо пропустить через генератор для его охлаждения, если подогрев воздуха не должен превышать 40 ºС, а начальная температура равна 20 ºС.
Ответ: mв=11,9 кг/c.
5.46 В процессе политропного сжатия затрачивается работа, равная 195 кДж, причем от газа отводится -50 кДж теплоты. Определить показатель политропы.
Ответ: n=1,3.
5.47 В котельной ТЭС за 16 часов работы сожжено 320 м³ газа с удельной теплотой сгорания Qрн=32500 кДж/кг. Определить количество выработанной энергии и мощность ТЭС, если в электричество превращается 35% теплоты сжигаемого топлива.
Ответ: L=859,4 кВт, Nср=53,7 кВт.
5.48 Паросиловая установка мощностью N кВт имеет к.п.д. η. Определить часовой расход топлива, если его теплота сгорания Qрн=29300 кДж/кг.
Таблица вариантов
| № | Мощность, N | К.п.д., η |
| 2 | 3800 | 0,2 |
Ответ: bчас=2318 кг/ч.
5.49 В двух разобщенных между собой сосудах содержатся: 50 л азота при давлении 20 бар и температуре 200 ºС и 200 л углекислого газа при давлении 5 бар и температуре 600 ºС. Определить давление и температуру, которые установятся после соединение сосудов. Теплообменом с окружающей средой пренебречь.
Ответ: Т=684 К, р=8,9 бар.
5.50 В сосуде А находится 100 л водорода при давлении 1,5 МПа и температуре 1200 ºС, а в сосуде В – 50 л азота при давлении 3 МПа и температуре 200 ºС.
Найти давление и температуру, которые установятся после соединения сосудов при условии отсутствия теплообмена с окружающей средой.
Ответ: р=2,07 МПа, t=467 ºC.
Источник