Герметично закрытый сосуд с жесткими стенками разделен
С1-1.
Герметично закрытый сосуд с жесткими стенками разделен на две равные части пористой перегородкой. Сквозь перегородку могут проходить молекулы водорода, а молекулы азота проходить не могут. В начале опыта в левой части сосуда находился водород, а в правой — азот (см. рисунок); температура и давление этих газов были одинаковы. Опираясь на свои знания по молекулярной физике, объясните, как с течением времени будет изменяться давление в левой и правой частях сосуда. Считайте, что газы идеальные, температура не меняется.
С1-2.Три одинаковых сосуда, содержащих разреженный газ, соединены друг с другом трубками малого диаметра: первый сосуд – со вторым, второй – с третьим. Первоначально давление газа в сосудах было равно соответственно
р, 3р и р. В ходе опыта сначала открыли и закрыли кран, соединяющий второй и третий сосуды, а затем открыли и закрыли кран, соединяющий первый сосуд со вторым. Как изменилось в итоге (уменьшилось, увеличилось или осталось неизменным) количество газа в первом сосуде? (Температура газа оставалась в течение всего опыта неизменной.)
С1-3. На диаграмме (см. рисунок) показан процесс изменения состояния фиксированного количества вещества идеального одноатомного газа. Опираясь на свои знания по молекулярной физике, объясните, как меняется объем газа по мере его перехода из состояния 1 в состояние 2.
С1-4.
На диаграмме (см. рисунок) показан процесс изменения состояния некоторого фиксированного количества идеального одноатомного газа. Опираясь на свои знания по молекулярной физике, объясните, как меняется температура газа по мере его перехода из состояния 1 в состояние 2.
С1-5.
На VТ-диаграмме показано, как изменялись объём и температура некоторого постоянного количества разреженного газа при его переходе из начального состояния
1 в состояние 4. Как изменялось давление газа р на каждом из трёх участков
1–2, 2–3, 3–4: увеличивалось, уменьшалось или же оставалось неизменным? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.
С1-6.
На рисунке изображены графики двух процессов, проведённых с идеальным газом при одном и том же давлении. Графики процессов представлены на рисунке. Почему изобара I лежит выше изобары II? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.
С1-6.
Две порции одного и того же идеального газа нагреваются в сосудах одинакового объёма. Графики процессов представлены на рисунке. Почему изохора I лежит выше изохоры II? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.
С3-6. При температуре 10 °С и давлении
105 Па плотность газа равна
2,5 кг/м3. Какова молярная масса газа? Ответ выразите в г/моль и округлите до целых.
С3-7. Сферическую оболочку воздушного шара делают из материала, квадратный метр которого имеет массу
1 кг. Шар наполняют гелием при атмосферном давлении
105 Па. Определите минимальную массу оболочки, при которой шар начнёт поднимать сам себя. Температура гелия и окружающего воздуха одинакова и равна
0 °С. (Площадь сферы S = 4πr2, объём шара
V=4/3πr3.)
С3-8. Сферическую оболочку воздушного шара делают из материала, квадратный метр которого имеет массу
2 кг. Шар наполняют гелием при атмосферном давлении
105 Па. Определите минимальную массу оболочки, при которой шар начнет поднимать сам себя. Температура гелия и окружающего воздуха одинакова и равна
0 °С. (Площадь сферы S = 4πr2, объем шара
V = 4/3πr3.)
С3-9. Сферическую оболочку воздушного шара наполняют гелием при атмосферном давлении
105 Па. Минимальная масса оболочки, при которой шар начинает поднимать сам себя, равна
m = 500 кг. Температура гелия и окружающего воздуха одинакова и равна
0°С. Чему равна масса одного квадратного метра материала оболочки шара? (Площадь сферы S = 4πr2, объем шара
V = 4/3πr3.)
С3-10. Воздушный шар объемом
2500 м3 и массой оболочки
400 кг имеет внизу отверстие, через которое воздух в шаре нагревается горелкой. До какой минимальной температуры нужно нагреть воздух в шаре, чтобы он взлетел вместе с грузом (корзиной и воздухоплавателем) массой
200 кг? Температура окружающего воздуха
7 °С, его плотность — 1,2 кг/м3. Оболочку шара считать нерастяжимой.
С3-11. Воздушный шар, оболочка которого имеет массу
М = 145 кг и объем V = 230 м3, наполняется горячим воздухом при нормальном атмосферном давлении и температуре окружающего воздуха
t = 0°С. Какую минимальную температуру t должен иметь воздух внутри оболочки, чтобы шар начал подниматься? Оболочка шара нерастяжима и имеет в нижней части небольшое отверстие.
С3-12.
Воздушный шар имеет газонепроницаемую оболочку массой 400
кг и наполнен гелием. Какова масса гелия в шаре, если на
высоте, где температура воздуха 17 °С, а
давление 105
Па, шар может удерживать в воздухе груз массой
225 кг? Считать, что оболочка шара не оказывает
сопротивления изменению объема шара.
С3-13.
Газонепроницаемая оболочка воздушного шара имеет массу 400 кг. Шар заполнен гелием. Он может удерживать груз массой
225 кг в воздухе на высоте, где температура воздуха
17С, а давление
105 Па. Какова масса гелия в оболочке шара? Оболочка шара не оказывает сопротивления изменению объема шара, объем груза пренебрежимо мал по сравнению с объемом шара.
С3-14. Воздушный шар объемом
2500 м3 с массой оболочки
400 кг имеет внизу отверстие, через которое воздух в шаре нагревается горелкой. Какова максимальная масса груза, который может поднять шар, если воздух в нем нагреть до температуры
77С? Температура окружающего воздуха
7 С, его плотность
1,2 кг/м3. Оболочку шара считать нерастяжимой.
С3-15. Воздушный шар имеет газонепроницаемую оболочку массой
400 кг и содержит 100 кг гелия. Какой груз он может удерживать в воздухе на высоте, где температура воздуха
17 °С, а давление 105 Па? Считать, что оболочка шара не оказывает сопротивления изменению объема шара.
С3-16. В горизонтальной трубке
постоянного сечения, запаянной с одного конца, помещен столбик ртути
длиной 15 см, который отделяет воздух в трубке от атмосферного воздуха. Трубку расположили вертикально запаянным концом вниз и нагрели на
60 К. При этом объем, занимаемый воздухом, не изменился. Давление атмосферного воздуха в лаборатории –
750 мм рт. ст. Какова температура воздуха в лаборатории?
С3-17. В цилиндр объемом
0,5 м3 насосом закачивается воздух со скоростью
0,002 кг/с. В верхнем торце цилиндра есть отверстие, закрытое предохранительным клапаном. Клапан удерживается в закрытом состоянии стержнем, который может свободно поворачиваться вокруг оси в точке
А
(см. рисунок). К свободному концу стержня длиной 0,5 м подвешен груз массой
2 кг. Клапан открывается через 580 с работы насоса, если в начальный момент времени давление воздуха в цилиндре было равно атмосферному. Площадь закрытого клапаном отверстия
5·10-4 м2. Температура воздуха в цилиндре и снаружи не меняется и равна
300 К. Определите расстояние АВ, если стержень можно считать невесомым.
С3-18.
В цилиндр объёмом
0,5 м3 насосом закачивается воздух со скоростью
0,002 кг/с. В верхнем торце цилиндра есть отверстие, закрытое предохранительным клапаном.
Клапан удерживается в закрытом состоянии стержнем, который может свободно поворачиваться вокруг оси в точке
А (см. рисунок). К свободному концу стержня подвешен груз массой
2 кг. Клапан открывается через 580 с работы насоса, если в начальный момент времени давление воздуха в цилиндре было равно атмосферному. Площадь закрытого клапаном отверстия
5·10-4 м2, расстояние
АВ равно 0,1 м. Температура воздуха в цилиндре и снаружи не меняется и равна
300 К. Определите длину стержня, если его считать невесомым.
С3-19.
Теплоизолированный цилиндр разделён подвижным теплопроводящим поршнем на две части. В одной части цилиндра находится гелий, а в другой – аргон. В начальный момент температура гелия равна
300 К, а аргона – 900 К, объёмы, занимаемые газами, одинаковы, а поршень находится в равновесии. Во сколько раз изменится объём, занимаемый гелием, после установления теплового равновесия, если поршень перемещается без трения? Теплоёмкостью цилиндра и поршня пренебречь.
Источник
Задача по физике – 13774
Период обращения тела по круговой орбите вокруг центра тяготения равен $T$. Вычислите время $t$ падения тела с орбиты на центр тяготения, если бы скорость тела мгновенно обратилась в ноль.
Подробнее
Задача по физике – 13775
С полюса Земли запускают две ракеты: одну вертикально вверх, другую горизонтально. Начальные скорости обеих ракет равны $v_{0}$, причем $sqrt{Rg}
Подробнее
Задача по физике – 13776
Спутник движется вокруг Земли по круговой орбите радиусом $3R$ (рис.), где $R$ – радиус Земли. В результате кратковременного действия тормозного двигателя скорость спутника уменьшилась так, что он перешел на эллиптическую орбиту, касающуюся поверхности Земли. Через какое время $t$ после торможения спутник приземлится?
Подробнее
Задача по физике – 13777
Телу на поверхности Земли сообщили начальную скорость, равную первой космической скорости $v_{0} = sqrt{Rg}$, где $R$ – радиус Земли, и направленную под углом $alpha$ к горизонту. Найдите максимальную высоту подъема тела $H$ над поверхностью Земли и дальность полета $s$ по дуге большого круга.
Подробнее
Задача по физике – 13778
Тело падает на Землю с высоты, равной ее радиусу $R$, без начальной скорости. Найдите время $t$ падения тела.
Подробнее
Задача по физике – 13779
Глубокий бассейн площадью $S = 15 м^{2}$ заполнен водой до глубины $h = 1 м$ и перегорожен пополам вертикальной перегородкой. Какую работу совершают, медленно перемещая перегородку так, чтобы она разделила бассейн в отношении 1:3? Вода через перегородку не проникает.
Подробнее
Задача по физике – 13780
В цилиндр объемом $V = 0,5 м^{3}$ насосом закачивается воздух со скоростью $mu = 0,002 кг/с$. В верхнем торце цилиндра есть отверстие, закрытое предохранительным клапаном. Клапан удерживается в закрытом состоянии стержнем, который может свободно поворачиваться вокруг оси в точке А (рис.). К свободному концу стержня подвешен груз массой $m = 2 кг$. Клапан открывается через $t = 580 с$ работы насоса, если в начальный момент времени давление воздуха в цилиндре было равно атмосферному. Площадь закрытого клапаном отверстия $S = 5 cdot 10^{-4} м^{2}$, расстояние АВ равно $l = 0,1 м$. Температура воздуха в цилиндре и снаружи не меняется и равна $T = 300 К$. Определите длину стержня $L$, считая его невесомым.
Подробнее
Задача по физике – 13781
Замкнутый сосуд в форме прямоугольного параллелепипеда длиной $2L$, шириной $b$ и высотой $h$ перекрыт посередине тонким поршнем, который может перемещаться без трения (рис.). В правую половину сосуда через отверстие вверху медленно наливают жидкость плотностью $rho$. Какой объем жидкости можно налить, если атмосферное давление равно $p_{0}$, а температура постоянна?
Подробнее
Задача по физике – 13782
Герметично закрытый цилиндрический сосуд, одна из стенок которого является прозрачной, разделен на три отсека неподвижной пористой перегородкой и подвижным поршнем, способным перемещаться без трения (рис.). В начальном равновесном состоянии объемы всех отсеков равны и в каждом из них находится одинаковое количество одного и того же идеального газа. Через прозрачный торец левый отсек сосуда начинают облучать лазерным излучением, которое переводит часть атомов в возбужденное состояние. Возбужденные атомы могут излучать кванты и переходить в основное состояние. Через некоторое время газ переходит в новое равновесное состояние, в котором относительная доля возбужденных атомов в левом отсеке равна $q (q
Подробнее
Задача по физике – 13783
Воздух находится в вертикальном цилиндре под поршнем массой $m = 20,2 кг$ и сечением $S = 20 см^{2}$. После того как цилиндр стали перемещать вертикально вверх с ускорением $a = 5 м/с^{2}$, высота столба воздуха в цилиндре уменьшилась на 20%. Считая температуру постоянной, найдите атмосферное давление.
Подробнее
Задача по физике – 13784
Вертикальный цилиндр делится на две части тяжелым поршнем, который может перемещаться без трения. Под поршнем находится в три раза больше газа, чем над поршнем. При температуре $T_{1} = 300 К$ поршень делит сосуд пополам. Во сколько раз объем газа под поршнем будет больше, чем над поршнем, при температуре $T_{2} = 800 К$?
Подробнее
Задача по физике – 13785
Поршень массой $M$, перекрывающий стакан сечением $S$, находится на расстоянии $l$ от дна стакана (рис.). Когда стакан перевернули, поршень остановился на расстоянии $L$ от дна. Определите внешнее давление воздуха, если температура газа в стакане постоянна.
Подробнее
Задача по физике – 13786
Вертикальный цилиндр сечением $S$ перекрывается тяжелым поршнем, который может перемещаться без трения (рис.). Поршень подвешен на пружине жесткостью $k$. В начальном состоянии давление газа $p_{1}$, температура $T_{1}$, поршень расположен на высоте $h_{1}$ над дном сосуда. На какой высоте $h_{2}$ установится поршень при температуре $T_{2}$?
Подробнее
Задача по физике – 13787
Найдите период малых колебаний поршня массой $m$, разделяющего гладкий цилиндрический сосуд сечением $S$ на две части длиной $l$ каждая. По обе стороны от поршня находится идеальный одноатомный газ при давлении $p_{0}$. Считайте, что при колебаниях температура не меняется. Как изменится ответ, если пренебречь теплообменом?
Подробнее
Задача по физике – 13788
В бутылке обьемом $V$ находится идеальный одноатомный газ. Чтобы вытащить из бутылки пробку, к нем надо приложить силу $F$. Какое количество теплоты ложно вместо этого передать газу, чтобы пробка вылетела сама? Площадь сечения горлышка бутылки $S$.
Подробнее
Источник