Горизонтальный цилиндрический сосуд разделен
Задача по физике – 617
Произведение давления таза на его объем ($pV$) не меняется с изменением объема при постоянной температуре, только если предположить, что газы, с которыми мы имеем дело, являются идеальными.
Определите, будет уменьшаться или увеличиваться произведение $pV$ при очень сильном сжатии газа, если не делать предположения об идеальности последнего.
Подробнее
Задача по физике – 618
Горизонтальный цилиндрический сосуд длиной $2l$ разделен тонким нетеплопроводящим поршнем на две равные части, в каждой из которых находится по $n$ молей идеального одноатомного газа при температуре $T$. Поршень прикреплен к торцам сосуда недеформированными пружинами жесткости $k$ каждая (рис.). Газу в правой части сообщили количество теплоты $Q$, в результате чего поршень сместился влево на расстояние $x=l/2$.
Определите количество теплоты $Q^{prime}$, отданное при температуре $T$ термостату, с которым газ в левой части все время находился в тепловом контакте.
Подробнее
Задача по физике – 619
Теплоизолированный сосуд разделен на две части нетеплопроводящим поршнем, который может перемещаться в сосуде без трения. В левой части сосуда содержится 1 моль идеального одноатомного газа, в правой – вакуум. Поршень соединен с правой стенкой сосуда пружиной, длина которой в свободном состоянии равна длине сосуда (рис.).
Определите теплоемкость $C$ системы. Теплоемкостью сосуда, поршня и пружины пренебречь.
Подробнее
Задача по физике – 620
Докажите, что к. п. д. тепловой машины, использующей цикл, состоящий из двух изотерм и двух изохор, меньше к. п. д. идеальной тепловой машины Карно, работающей с теми же нагревателем и холодильником.
Подробнее
Задача по физике – 624
Теплообменник длины $l$ состоит из трубы площадью поперечного сечения $2S$, внутри которой проходит другая труба площадью поперечного сечения $S$ (рис.). Трубы тонкостенные. Вся конструкция теплоизолирована от внешней среды. В трубах со скоростью в прокачивается жидкость плотностью $rho$ и удельной теплоемкостью $c$. Температуры жидкости при входе в теплообменник равны $T_{н2}$ и $T_{н2}$ соответственно.
Определите температуры $T_{к1}$ и $T_{к2}$ жидкости при выходе из теплообменника, если потоки жидкости по трубам текут навстречу друг другу. Считать, что теплота, переданная в единицу времени через единичную площадку, пропорциональна разности температур с коэффициентом пропорциональности $k$. Теплопроводностью жидкости в направлении ее течения пренебречь.
Подробнее
Задача по физике – 627
В холодную погоду изо рта при дыхании идет «пар». Если приоткрыть дверь в теплую избу в морозный день, то в комнату тоже врывается «пар».
Объясните эти явления.
Подробнее
Задача по физике – 628
Сосуд объемом $V = 2 л$ содержит $m_{H_{2}} = 2 г$ водорода и немного воды. Давление в сосуде равно $p_{н} = 17 cdot 10^{5} Па$. Сосуд нагревают так, что давление в нем увеличивается до $p_{к} = 26 cdot 10^{5} Па$, и часть воды испаряется. Молярная масса водяных паров равна $mu =18 cdot 10^{-3} кг/моль$.
Определите начальную $T_{н}$ и конечную $T_{к}$ температуры воды и ее массу $Delta m$.
Указание. Воспользуйтесь следующей температурной зависимостью давления насыщенных паров воды:
| $T,^{circ}C$ | 100 | 120 | 133 | 152 | 180 |
| $p_{нас},10^{5} Па$ | 1 | 2 | 3 | 5 | 10 |
Подробнее
Задача по физике – 629
Нижний конец капилляра радиусом $r = 0,2 мм$ и длины $l = 8 см$ погружен в воду, температура которой постоянна и равна $T_{н} = 0°С$. Температура верхнего конца капилляра равна $T_{в}=100°С;.
На какую высоту $h$ поднимется вода в капилляре? Считать, что теплопроводность капилляра намного превосходит теплопроводность воды в нем. Теплообменом с окружающим воздухом пренебречь.
Указание. Воспользуйтесь следующей температурной зависимостью поверхностного натяжения воды;
| $T,^{circ}C$ | 20 | 50 | 90 | |
| $sigma,мН/м$ | 76 | 73 | 67 | 60 |
Подробнее
Задача по физике – 631
Почему при кладке кирпичных печей используют глиняный раствор для скрепления кирпичей, а не, например, цементный (более прочный)? Учесть, что для кладки печей используют красный кирпич, сделанный из глины.
Подробнее
Задача по физике – 632
В теплоизолированном сосуде имеются две жидкости с начальными температурами $T_{1}$ и $T_{2}$ и удельными теплоемкостями $c_{1}$ и $c_{2}$, разделенные нетеплопроводяшей перегородкой. Перегородку убирают, и после установления теплового равновесия разность между начальной температурой одной из жидкостей и установившейся в сосуде температурой $T$ оказывается в два раза меньше разности начальных температур жидкостей.
Найдите отношение масс жидкостей $m_{1}/m_{2}$.
Подробнее
Задача по физике – 633
В первый раз в пробирку налили воду при температуре $20^{circ}C$. Дно пробирки погрузили в большое количество воды при температуре $80^{circ}C$. Вода в робирке нагрелась за время $t_{1}$ до $80^{circ}C$. Во второй раз в пробирку налили воду при температуре $80^{circ}C$. Дно пробирки погрузили в большое количество воды при температуре $20^{circ}C$. Вода в пробирке охладилась за время $t_{2}$ до $20^{circ}C$.
Какое время больше: $t_{1}$ или $t_{2}$?
Подробнее
Задача по физике – 634
В два одинаковых легких металлических сосуда налили одну и ту же массу воды. Тяжелый шарик (масса которого равна массе воды, а ею плотность много больше плотности воды) опустили на тонкой нетеплопроводяшей нити в один из сосудов так, что он находится в центре объема налитой воды. Сосуды нагрели до температуры кипения воды и поставили остывать. Известно, что время остывания сосуда с шариком до температуры окружающей среды в к раз больше времени остывания сосуда без шарика.
Определите отношение удельных теплоемкостей материала шарика и воды $c_{ш}/c_{в}$.
Подробнее
Задача по физике – 635
Два одинаковых теплоизолированных цилиндрических калориметра высоты $h = 75 см$ заполнены на 1/3. Первый – льдом, образовавшимся в результате замерзания налитой в него воды, второй – водой при $T_{в} = 10^{circ}C$. Воду из второго калориметра переливают в первый, в результате чего он оказывается заполненным на 2/3. После того как температура в первом калориметре установилась, уровень заполнения его увеличился на $Delta h = 0,5 см$. Плотность льда равна $rho_{л} = 0,9 rho_{в}$, удельная теплота плавления льда $lambda = 340 кДж/кг$, удельная теплоемкость льда $c_{л} = 2,1 кДж/(кг cdot К)$, удельная теплоемкость воды $c_{в} = 4,2 кДж/ (кг cdot К)$.
Найти начальную температуру $T_{л}$ льда в первом калориметре.
Подробнее
Задача по физике – 636
Известно, что если обычную воду подсолить, то температура ее кипения станет выше.
Определите, как при этом изменится плотность насыщенных водяных паров при температуре кипения.
Подробнее
Задача по физике – 637
Для многих веществ существует такое значение температуры $T_{тр}$ и давления $p_{тр}$, при котором все три фазы вещества (газообразная, жидкая и твердая) находятся в равновесии друг с другом – так называемая тройная точка вещества. Например, для воды $T_{тр} = + 0,0075^{circ}С, p_{тр} = 4.58 мм рт. ст.$ Удельная теплота испарения воды в тройной точке равна $q = 2,48 cdot 10^{3} кДж/кг$, удельная теплота плавления льда $lambda = 0,34 cdot 10^{3} кДж/кг$.
Найдите удельную теплоту сублимации воды $nu$ (т. е. прямого перехода из твердого в газообразное состояние) в тройной точке.
Подробнее
Источник
Задача по физике – 199
Над одним молем идеального газа совершают процесс, во время которого его давление и объем связаны соотношением
$(V+V_{0})(p+p_{0})=C$
где $V_{0} = 25 л, p_{0} = 1 атм, C = 81 атм cdot л$. Определите максимальную температуру газа во время этого процесса.
Подробнее
Задача по физике – 200
Цилиндрический сосуд разделен свободно скользящим поршнем на две части. Стенки сосуда и поршень тепла не проводят. В одной части находятся $nu_{1}$ молей гелия, в другой — $nu_{2}$ молей аргона. Поршень быстро вынимают. Найдите установившиеся температуру и давление. Объем сосуда $V$, давление на поршень в состоянии равновесия $p$. Газ считать идеальным. При вынимании поршня работа не производится.
Подробнее
Задача по физике – 201
Горизонтально расположенный цилиндрический сосуд разделен свободно скользящим поршнем на две части. Объем правой части $V_{1}$,объем левой – $V_{2}$. Стенки сосуда и поршень тепла не проводят. В правой части сосуда находятся $nu_{1}$ молей гелия, в левой – $nu_{2}$ молей аргона. Поршень быстро вынимают. Температура образовавшейся смеси $T$. Найдите температуры $T_{1}$ и $T_{2}$, которые имели гелий и аргон до смешивания. Газы считать идеальными. При вынимании поршня работа не производится.
Подробнее
Задача по физике – 202
Один моль идеального газа находится в сосуде между двумя поршнями, соединенными пружиной. Поршни могут перемещаться без трения вдоль оси сосуда, за поршнями вакуум. Длина пружины в нерастянутом состоянии $l$, ее жесткость $k$, площадь поршня $S$, температура газа $T$. Определите удлинение пружины и давление газа в положении равновесия.
Подробнее
Задача по физике – 203
Две стеклянные пластинки расположены вертикально и параллельно, расстояние между ними очень мало. Будут ли они притягиваться или отталкиваться, если их частично погрузить в ртуть?
Подробнее
Задача по физике – 204
Почему чайник шумит сильнее перед тем как закипеть?
Подробнее
Задача по физике – 205
Правое колено U-образной трубки закрыто краном, а левое – открыто. В трубку налита вода. Поверх воды в правом колене имеется капля ртути высотой $h = 0,5 см$. Высота столба воды в правом колене $h_{1} = 4 см$, в левом колене $h_{2} = 10 см$. Поднимется или опустится капля ртути, если кран открыть? Плотность ртути в 13,6 раз
больше плотности воды.
Подробнее
Задача по физике – 206
Экспериментальная установка имеет рабочий объем $V=2,24 л$ находится в термостате с температурой $t_{0} = 0^{circ}C$. Перед началом эксперимента давление в рабочем объеме $p_{0} = 0,3 атм$. В ходе эксперимента герметичность нарушилась, а затем ее восстановили. При этом масса воздуха в рабочем объеме увеличилась в два раза, а температура – на $Delta T = 110 K$.
1) Объясните, почему повышается температура воздуха в рабочем объеме установки.
2) Найдите давление воздуха в установке сразу после восстановления герметичности ($p_{1}$) и через большой промежуток времени после него ($p_{2}$).
Подробнее
Задача по физике – 207
Металлический баллон со сжатым аргоном ($mu = 0,04 кг/моль$) объемом $V = 44,8 л$ находится на улице. Температура окружающего воздуха $t = 0^{circ}C$. Начальное давление в баллоне $p_{0} = 15 атм$. В некоторый момент кран баллона ненадолго открывают и снова открывают. При этом из баллона успевает вытечь $Delta m = 400 г$ газа, а внутренняя энергия газа, оставшегося в баллоне, оказывается в два раза меньше начальной энергии газа.
1) Какова температура газа в баллоне сразу после закрытия крана?
2) Найдите давление газа в баллоне сразу после закрывания крана на ($p_{1}$) и через большой промежуток времени после этого ($p_{2}$).
Подробнее
Задача по физике – 208
В экспериментальной камере, наполненной идеальным газом, установлены манометр и термометр. В исходном состоянии $p_{0}=2 cdot 10^{5} Па, T_{0} = 400 К$. С некоторого момента давление и температура начинают возрастать и устанавливаются равными $p_{1} = 3,6 cdot 10^{5} Па, T_{1} = 600 К$. Какой эксперимент проводится в камере? Камеру считать герметичной, ее объем – постоянным.
Подробнее
Задача по физике – 209
В кастрюле находится вода при температуре $60^{circ}C$. Кастрюлю закрывают крышкой, масса которой $m = 5 кг$, площадь $S = 100 cм^{2}$. Кастрюлю медленно нагревают до $70^{circ}C$. Сколько раз подпрыгнет крышка за это время, если давление насыщенных паров при $60^{circ}C$ равно $p_{1} = 2 cdot 10^{4} Па$, при $60^{circ}C p_{2} = 3,1 cdot 10^{4} Па$, атмосферное давление $p_{0} = 10^{5} Па$.
Подробнее
Задача по физике – 210
В большую бочку с водой бросают раскаленные металлические шарики одинаковой температуры. Известно, что шарик радиусом $r_{1} = 0,5 см$ нагревает воду на $Delta t_{1} = 0,1^{circ}C$, радиусом $r_{2} = 1 см$ на $Delta t_{2} = 1,2^{circ}C$. Оцените изменение температуры воды для шариков радиусом $r_{3} = 1,5 см$.
Подробнее
Задача по физике – 211
В два одинаковых закрытых литровых сосуда помещают по куску льда, каждый массой $m = 490 г$. Сосуды соединяют в верхней части трубкой. В первом сосуде поддерживают температуру $T_{1} = 290 К$, в другом – $T_{2} = 310 К$. Оцените разницу масс $Delta M$ сосудов с их содержимым спустя большой промежуток времени после их соединения. Что при этом будет находиться в сосудах?
Подробнее
Задача по физике – 212
В вертикальном теплоизолированном цилиндрическом сосуде с площадью основания $S$ под поршнем массой $M$ находится 1 моль одноатомного идеального газа. В газе расположена проволочная спираль сопротивлением $r$, подсоединенная к источнику тока с ЭДС $varepsilon$. Определите скорость $v$ подъема поршня. Атмосферное давление над поршнем равно $p_{0}$. Внутренним сопротивлением источника пренебречь.
Подробнее
Задача по физике – 213
В сосуде высотой $h$ находится очень вязкая жидкость с плотностью $rho$. От дна сосуда отрывается и медленно всплывает маленький пузырек воздуха с начальным объемом $V_{1}$. Какое количество теплоты получит жидкость за время подъема пузырька? Атмосферное давление равно $p_{0}$. Теплообменом со стенками сосуда и окружающий воздухом пренебречь.
Подробнее
Источник
Задача по физике – 4183
Расположенный горизонтально цилиндрический сосуд, заполненный идеальным газом, разделен поршнем, который может двигаться без трения. В равновесии поршень находится посредине цилиндра. При малых смещениях из положения равновесия поршень совершает колебания. Найти зависимость частоты этих колебаний от температуры, считая процесс изотермическим.
Подробнее
Задача по физике – 4184
Оценить число молекул воздуха в земной атмосфере.
Подробнее
Задача по физике – 4185
Решая задачу об изменении параметров орбиты спутника при его торможении в верхних слоях атмосферы, мы не рассматривали самого механизма торможения, поскольку связанная с этим процессом потеря механической энергии была задана в условии задачи. В этом примере мы рассмотрим физическую причину торможения спутника и свяжем потери энергии с параметрами атмосферы. Будем для определенности считать, что спутник движется по круговой орбите на высоте $h = 200 км$, где плотность атмосферы $rho$ составляет примерно $3 cdot 10^{-9} кг/м^{3}$. Оценим силу трения, действующую на спутник, площадь поперечного сечения которого $S = l м^{2}$, а масса $M = 10^{3} кг$.
Подробнее
Задача по физике – 4186
Сосуд с разреженным газом разделен на две части тонкой перегородкой, в которой имеется отверстие, размер которого мал по сравнению со средней длиной свободного пробега (рис. 1). Найти отношение концентрации газа в разных частях сосуда, если в одной из них поддерживается температура $T_{1}$, в другой $T_{2}$.
Подробнее
Задача по физике – 4187
Прохождение газа через пористую перегородку при достаточно низком давлении, когда средний диаметр пор мал по сравнению с длиной свободного пробега молекул, может быть использовано для разделения изотопов. Для этого газообразное химическое соединение элемента, содержащего естественную смесь изотопов (например, шестифтористый уран, содержащий молекулы $^{235}UF_{6}$ и $^{238}UF_{6}$), пропускается через ячейку, устройство которой показано на рис. В газе, прошедшем через пористую перегородку, увеличивается процентное содержание легкого изотопа. Прошедший газ непрерывно откачивается и подается в следующую ячейку. Этот процесс повторяется многократно. Сколько циклов необходимо провести, чтобы отношение концентраций легкого и тяжелого изотопов увеличить в 10 раз, если молярные массы соединений легкого и тяжелого изотопов равны соответственно $mu_{1}$ и $mu_{2}$?
Подробнее
Задача по физике – 4188
Сжиженные газы хранят в сосудах Дьюара, которые представляют собой стеклянные или металлические колбы с двойными стенками (рис. 1). Из пространства между стенками откачан воздух, что приводит к уменьшению их теплопроводности. Так как весь воздух выкачать невозможно, то оставшиеся молекулы будут переносить теплоту от окружающей среды к содержимому сосуда Дьюара. Эта остаточная теплопроводность стенок приводит к тому, что находящийся в сосуде сжиженный газ непрерывно испаряется. При заполнении сосуда Дьюара жидким азотом, температура кипения которого при нормальном атмосферном давлении равна 77,3 К, оказалось, что за единицу времени испарилась масса $M_{1}$ азота. Какая масса газа испарится из этого же сосуда за единицу времени, если его заполнить жидким водородом, температура кипения которого равна 20,4 К? Температура окружающей среды в обоих случаях равна 300 К.
Подробнее
Задача по физике – 4189
Один моль идеального газа нагревают при таких условиях, что давление газа пропорционально его объему:
$p = alpha V$,
где $alpha$ — постоянная. (Здесь молярный объем газа обозначен через $V$, а не $V_{ mu}$, чтобы не загромождать формулы.) Найдите теплоемкость газа в этом процессе. Попробуйте придумать устройство, в котором давление газа и занимаемый им объем были бы связаны таким соотношением.
Подробнее
Задача по физике – 4190
В расположенном горизонтально цилиндре (рис. 1) слева от закрепленного поршня находится идеальный газ, в правой части цилиндра — вакуум. Цилиндр теплоизолирован от окружающей среды, а пружина, расположенная между поршнем и стенкой, находится первоначально в недеформированном состоянии. Поршень освобождают, и после установления равновесия объем, занимаемый газом, увеличивается вдвое. Как изменились при этом температура и давление газа? Теплоемкостями цилиндра, поршня и пружины пренебречь.
Подробнее
Задача по физике – 4191
Для экспериментального определения отношения теплоемкостей газа при постоянном давлении и при постоянном объеме $gamma = C_{p} / C_{V}$ можно применить следующий метод. Некоторое количество газа $nu$, начальные объем и давление которого равны $V$ и $p$, нагревается дважды при помощи электрической спирали, через которую пропускают ток в течение одного и того же времени: скачала при постоянном объеме $V$, причем конечное давление равно $p_{1}$, затем при постоянном давлении $p$ из того же начального состояния, причем конечный объем оказывается равным $V_{2}$. Как по этим данным рассчитать отношение $gamma$?
Подробнее
Задача по физике – 4192
Какую скорость имеет струя газа, вырывающегося из небольшого отверстия в стенке баллона со сжатым газом (рис. 1)? Температура и давление газа в баллоне имеют значения $T$ и $p$.
Подробнее
Задача по физике – 4193
Теплоизолированный сосуд с внутренним объемом $V$ откачан до глубокого вакуума. Окружающий воздух имеет температуру $Т_{0}$ и давление $p_{0}$. В некоторый момент открывается кран и происходит быстрое заполнение сосуда атмосферным воздухом. Какую температуру $T$ будет иметь воздух в сосуде после его заполнения?
Подробнее
Задача по физике – 4194
Положительную или отрицательную работу совершает идеальный газ при круговом процессе, показанном на рис.?
Подробнее
Задача по физике – 4195
Сколько энергии нужно затратить, чтобы 1 кг воды, взятой при $0^{ circ} С$, превратить в лед? Температура окружающей среды равна $20^{ circ} С$.
Подробнее
Задача по физике – 4196
Может ли существовать такое вещество, которое можно перевести из некоторого начального состояния в одно и тоже конечное состояние и адиабатически, и изотермически?
Подробнее
Задача по физике – 4197
Два сосуда объемом $V = 10 л$ каждый наполнены сухим воздухом при давлении $V = 1 атм$ и температуре $t_{0} = 0^{ circ} С$. В первый вводят $m_{1} = 3 г$ воды, во второй $m_{2} = 15 г$ и нагревают сосуды до температуры $t = 100^{ circ} С$. Определить давление влажного воздуха при этой температуре в каждом сосуде.
Подробнее
Источник