Если водород находящийся в сосуде

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

В сосуде водород как изменится давление газа

Задание 11. Объём сосуда с идеальным газом увеличили вдвое и добавили в сосуд такое же количество того же газа. Температура в сосуде поддерживается постоянной. Выберите два верных утверждения, описывающих этот процесс.

1) Давление газа в этом процессе увеличилось в 4 раза.

2) Внутренняя энергия газа в сосуде увеличилась.

3) Концентрация молекул газа в сосуде уменьшилась.

4) Давление газа в результате этого процесса не изменилось.

5) Плотность газа в сосуде увеличилась.

1) Давление в сосуде можно найти из уравнения Менедлеева-Клапейрона

,

.

При увеличении объема в 2 раза и количество газа в 2 раза, получаем

,

то есть давление остается прежним.

2) Внутренняя энергия идеального газа равна

и зависит от массы и температуры. Так как масса была увеличена в 2 раза, то внутренняя энергия газа также увеличилась в 2 раза.

3) Концентрация молекул равна

, где N – число молекул в газе. Так как объем увеличился вдвое и число молекул стало в 2 раза больше (добавили такое же количество газа), то концентрация стала равна

,

то есть не изменилась.

4) В п. 1 показано, что это так.

5) Плотность газа это величина

. При увеличении массы газа вдвое и объема вдвое, плотность остается прежней.

Источник

Тест с ответами: “Молекулярная физика”

1. Раздел физики, который изучает физические свойства тел на основе рассмотрения их молекулярного строения:
а) молекулярная физика +
б) кинетическая физика
в) астрофизика

2. Как изменится давление газа, если его объем уменьшится в 2 раза, а среднеквадратическая скорость его молекул уменьшится в √2 раз:
а) уменьшится в 8 раз
б) не изменится +
в) уменьшится в 4 раз

3. В одном из опытов стали закачивать воздух в стеклянный сосуд, одновременно охлаждая его. При этом температура воздуха в сосуде понизилась в 2 раза, а его давление возросло в 3 раза. Во сколько раз увеличилась масса воздуха в сосуде:
а) в 3 раза
б) в 1,5 раза
в) в 6 раз +

4. Частицы газа находятся в среднем на таких расстояниях друг от друга, при которых силы притяжения между ними незначительны. Это объясняет:
а) способность газов к неограниченному расширению +
б) значение скорости звука в газе
в) большую скорость частиц газа

5. Хаотичность теплового движения молекул газа приводит к тому, что:
а) газ гораздо легче сжать, чем жидкость
б) при одновременном охлаждении и сжатии газ превращается в жидкость
в) плотность газа одинакова во всех местах занимаемого им сосуда +

6. При нагревании идеального газа его абсолютная температура увеличилась в 2 раза. Как изменилась при этом средняя кинетическая энергия теплового движения молекул газа:
а) увеличилась в 4 раза
б) увеличилась в 2 раза +
в) увеличилась в 16 раз

7. Явление диффузии в жидкостях объясняется тем, что молекулы жидкостей:
а) притягиваются друг к другу
б) отталкиваются друг от друга
в) могут хаотично перемещаться по объёму +

8. Какова температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении по абсолютной шкале температур:
а) 373 К +
б) 173 К
в) 273 К

9. Укажите пару веществ, скорость диффузии которых наименьшая при прочих равных условиях:
а) пары эфира и воздух
б) раствор медного купороса и вода
в) свинцовая и медная пластины +

10. Укажите, в каком из ответов наиболее полно представлены основные положения молекулярно-кинетической теории строения вещества:
а) вещество состоит из элементарных частиц и они взаимно превращаются друг в друга
б) вещество состоит из маленьких частей и они заполняют пространство +
в) вещество состоит из мельчайших частиц и между ними действуют силы

11. Определите отношение числа молекул в 36 г воды к числу молекул в 2 г водорода:
а) 2 +
б) 1
в) 3

12. Оцените, во сколько примерно раз среднее расстояние между молекулами в газах при нормальных условиях больше размеров самих молекул газа:
а) 800-1000
б) 8-10 +
в) 80-100

13. Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул:
а) зависит от агрегатного состояния вещества
б) не зависит от температуры
в) зависит от температуры +

14. Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул:
а) зависит от агрегатного состояния вещества
б) не зависит от температуры
в) не зависит от массы молекул +

15. Во сколько раз увеличится среднеквадратическая скорость молекул идеального газа при повышении абсолютной температуры в 2 раза:
а) √2 +
б) 2√2
в) 4

16. Какое количество вещества (ноль) содержится в 144 г воды? ?(Н)=1 а.е.м., ?(O)=16 а.е.м.:
а) 6
б) 8 +
в) 4

17. При какой температуре (К) среднеквадратическая скорость атомов гелия будет такой же, как и среднеквадратическая скорость молекул водорода при температуре 300 К:
а) 100
б) 400
в) 600 +

18. Какое количество вещества (моль) содержится в 98 г серной кислоты H2SO4? Относительные атомные массы водорода, серы и кислорода равны соответственно 1,32 и 16 а.е.м.:
а) 2
б) 1 +
в) 3,5

19. От какой из приведенных ниже величин, характеризующих молекулы, зависит давление идеального газа:
а) силы притяжения между молекулами
б) силы отталкивания между молекулами
в) кинетической энергии молекул +

20. При использовании газа, находящегося в металлическом баллоне его давление уменьшилось на 75%. Во сколько раз уменьшилась масса газа? Считать, что Т = const:
а) 1,5
б) 4 +
в) 14

21. При нормальных условиях газ занимает объем 10 л. Какой объем (л) займет этот газ, если давление увеличить в 5 раз? Температура постоянна:
а) 2 +
б) 3
в) 4

22. Во сколько раз увеличится давление идеального газа, находящегося в закрытом сосуде при температуре 27°С, если его нагреть до 627°С:
а) 4
б) 3 +
в) 2

23. В каких единицах измеряется абсолютная влажность воздуха в системе СИ:
а) K
б) %
в) кг/м3 +

24. Как изменится средняя кинетическая энергия теплового движения молекул идеального газа в некотором процессе, если концентрацию молекул уменьшить в 10 раз, а температуру увеличить в 2 раза:
а) уменьшится в 5 раз
б) увеличится в 2 раза +
в) увеличится в 5 раз

25. Как изменяется температура газа при его адиабатическом сжатии:
а) не изменяется
б) понижается
в) повышается +

26. Какое из приведенных выражений является уравнением изобарного процесса:
а) P=2/3nEk
б) V1/T1=V2/T2 +
в) P=3/2nEk

27. Одинаковые воздушные шары заполнены до одинаковых давлений первый – водородом, второй – азотом, третий – гелием. Какой из них имеет наименьшую подъемную силу? Наполненный:
а) азотом +
б) гелием
в) водородом

28. Сосуд заполнен смесью водорода, азота и углекислого газа и герметично закрыт. У какого газа средняя квадратическая скорость молекул наибольшая:
а) азота
б) углекислого газа
в) водорода +

29. Определите относительную влажность воздуха φ(%) при температуре 24°С, если точка росы равна 9°С. Давления насыщенных паров при точке росы и данной температуре соответственно равны 1,14 кПа и 2,96 кПа.:
а) 41 +
б) 43
в) 48

30. На сколько градусов надо поднять температуру газа, находящегося в баллоне, чтобы его давление увеличилось в 2 раза? Начальная температура газа 127°С:
а) 240
б) 400 +
в) 380

Источник

ПЕРВЫЙ ТИП ЗАДАЧ: НЕТ ИЗМЕНЕНИЯ МАССЫ

В данной работе предлагается определенный подход к классификации и способам решения задач на газовые законы. Такой подход позволит быстро сориентироваться в большом количестве задач на свойства газов и применить к ним те или иные приемы решения.

Основные теоретические сведения

Состояние газа характеризуется совокупностью трех физических величин или термодинамических параметров:объемом газа V, давлением Р и температурой Т. Состояние газа, при котором эти параметры остаются постоянными считают равновесным состоянием.В этом состоянии параметры газа связаны между собой уравнением состояния. Самый простой вид уравнение состояния имеет для идеального газа. Идеальным газом называют газ, молекулы которого не имеют размеров (материальные точки) и взаимодействуют друг с другом лишь при абсолютно упругих соударениях (отсутствует межмолекулярное притяжение и отталкивание). Реальные газы тем точнее подчиняются законам идеальных газов, чем меньше размеры их молекул (т.е. газ одноатомный), и чем больше он разряжен.

Уравнение состояния идеального газа или уравнение Менделеева-Клапейрона имеет вид:

— универсальная газовая постоянная

Из этого закона вытекает, что для двух произвольных состояний газа справедливо равенство, называемое уравнением Клапейрона:

Так же для идеальных газов имеют место следующие экспериментальные законы:

Закон Бойля — Мариотта:

Закон Гей-Люссака:

Закон Шарля:
Если в сосуде находится смесь нескольких газов, не вступающих друг с другом в химические реакции, то результирующее давление определяется по закону Дальтона: давление смеси равно сумме давлений, производимых каждым газом в отдельности, как если бы он один занимал весь сосуд.

Задачи, решение которых основывается на данных уравнениях, можно разделить на две группы:

§ задачи на применение уравнения Менделеева-Клапейрона.

• задачи на газовые законы.

ЗАДАЧИ НА ПРИМЕНЕНИЕ УРАВНЕНИЯ МЕНДЕЛЕЕВА-КЛАПЕЙРОНА.

Уравнение Менделеева-Клапейрона применяют тогда, когда

I. дано только одно состояние газа изадана масса газа (или вместо массы используют количество вещества или плотность газа).

II. масса газа не задана, но она меняется, то есть утечка газа или накачка.

При решении задач на применение равнения состояния идеального газа надо помнить:

1.если дана смесь газов, то уравнение Менделеева-Клапейрона записывают для каждого компонента в отдельности.Связь между парциальными давлениями газов, входящих в смесь и результирующим давлением смеси, устанавливается законом Дальтона.

2.если газ меняет свои термодинамические параметры или массу, уравнение Менделеева-Клапейрона записывают для каждого состояния газа в отдельности и полученную систему уравнений решают относительно искомой величины.

§ Необходимо пользоваться только абсолютной температурой и сразу же переводить значения температуры по шкале Цельсия в значения по шкале Кельвина.

§ В задачах, где рассматривается движение сосуда с газом (пузырька воздуха, воздушного шара) к уравнению газового состояния добавляют уравнения механики.

§ если между газами происходит реакция, то надо составить уравнение реакции и определить продукты реакции

ПЕРВЫЙ ТИП ЗАДАЧ: НЕТ ИЗМЕНЕНИЯ МАССЫ

Определить давление кислорода в баллоне объемом V = 1 м 3 при температуре t=27 °С. Масса кислорода m = 0,2 кг.