Как измениться давление идеального газа в закрытом сосуде

Идеальный газ находится в закрытом сосуде при нормальном атмосферном давлении. При неизменной концентрации молекул средняя кинетическая энергия хаотического теплового движения молекул уменьшается на 2 %. Определите конечное давление газа. Ответ выразите в кПа.

Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул идеального газа прямо пропорциональна абсолютной температуре:

Следовательно, при уменьшении средней кинетической энергии на 2 % происходит уменьшение температуры газа на 2 %.

Основное уравнение МКТ связывает макроскопические параметры (давление, объём, температура) термодинамической системы с микроскопическими (масса молекул, средняя скорость их движения)

где — концентрация молекул газа. Так как температура уменьшается на 2 %, то и давление уменьшится на 2 %. Отсюда

Идеальный газ находится в закрытом сосуде при нормальном атмосферном давлении. При неизменной концентрации молекул средняя кинетическая энергия хаотического теплового движения молекул увеличивается на 2%. Определите конечное давление газа. Ответ дайте в кПа.

Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул идеального газа прямо пропорциональна абсолютной температуре:

Следовательно, при увеличении средней кинетической энергии на 2 % происходит увеличение температуры газа на 2 %.

Основное уравнение МКТ связывает макроскопические параметры (давление, объём, температура) термодинамической системы с микроскопическими (масса молекул, средняя скорость их движения)

где — концентрация молекул газа. Так как температура увеличивается на 2 %, то и давление увеличивается на 2 %. Отсюда

Кислород и водород находятся в закрытом сосуде в состоянии термодинамического равновесия друг с другом. Во сколько раз среднеквадратичная скорость молекул водорода отличается от среднеквадратичной скорости молекул кислорода?

Средняя энергия теплового движения молекул связана с абсолютной температурой газа соотношением

где

− масса одной молекулы.

По определению среднеквадратичная скорость равна

Значит, отношение среднеквадратичных скоростей молекул водорода и кислорода:

В двух закрытых сосудах одинакового объёма (1 литр) нагревают два различных газа — 1 и 2. На рисунке показаны зависимости давления p этих газов от времени t. Известно, что начальные температуры газов были одинаковы.

Выберите два верных утверждения, соответствующие результатам этих экспериментов.

1) Количество вещества первого газа меньше, чем количество вещества второго газа.

2) Так как по условию эксперимента газы имеют одинаковые объёмы, а в момент времени t = 40 мин они имеют и одинаковые давления, то температуры этих газов в этот момент времени также одинаковы.

3) В момент времени t = 40 мин температура газа 1 больше температуры газа 2.

4) В процессе проводимого эксперимента внутренняя энергия обоих газов увеличивается.

5) В процессе проводимого эксперимента оба газа не совершают работу.

1) Согласно уравнению Менделеева — Клапейрона

Рассмотрим начальный момент времени. По условию объёмы и температуры газов одинаковы, а поскольку то

2) В изохорном процессе выполняется закон Шарля:

И, значит,

3) Из п. 2 заключаем:

4) Внутренняя энергия одного моля идеального газа зависит только от температуры. При нагревании она увеличивается.

5) Так как по условию оба газа находятся в закрытых сосудах, то в процессе проводимого эксперимента оба газа не совершают работу.

В закрытом сосуде находится идеальный газ. При некоторой температуре среднеквадратичная скорость теплового хаотического движения молекул равна 526 м/с, а давление газа равно 101450 Па. Чему равна плотность этого газа? Ответ выразите в кг/м 3 и округлите до десятых долей.

Средняя энергия теплового движения молекул связана с абсолютной температурой газа соотношением

где

− масса одной молекулы.

По определению среднеквадратичная скорость равна

Согласно уравнению состояния идеального газа давление связано с температурой газа

Тогда преобразуем предыдущее уравнение

Учитывая то, что плотность газа — это произведение массы одной молекулы на концентрацию газа, получим

В закрытом сосуде с жёсткими стенками находится 0,2 моля гелия. Из сосуда выпускают половину газа и накачивают в сосуд взамен 0,1 моля аргона, поддерживая температуру неизменной.

Определите, как в результате этого изменяются следующие физические величины: давление в сосуде, удельная теплоёмкость содержимого сосуда. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Идеальный газ подчиняется уравнению состояния Клапейрона — Менделеева:

В описанном процессе количество молей газа и его температура остаётся постоянной, следовательно, давление газа в сосуде не изменяется.

Удельная теплоёмкость фиксированной массы газа может быть найдена как

Согласно первому началу термодинамики, переданное газу тепло идёт на изменение его внутренней энергии и на работу против внешних сил:

Поскольку, согласно условию, газ находится в закрытом сосуде и его объём постоянен, то он не совершает работы, а значит, всё тепло идёт на изменение внутренней энергии

Масса газа связана с количеством вещества и молярной массой

Так как молярная масса аргона больше молярной массы гелия, то общая масса газа после замены будет больше. Это приведёт к тому, что удельная теплоёмкость содержимого сосуда уменьшится.

В закрытом сосуде с жёсткими стенками находится 0,2 моля аргона. Из сосуда выпускают половину газа и накачивают в сосуд взамен 0,1 моля гелия, поддерживая температуру неизменной.

Определите, как в результате этого изменяются следующие физические величины: концентрация атомов газа в сосуде, удельная теплоёмкость содержимого сосуда. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

В описанном процессе количество молей газа и объем сосуда остаются постоянным, следовательно, концентрация атомов газа в сосуде не изменяется.

Теплоемкость фиксированной массы газа может быть найдена как

Согласно первому началу термодинамики, переданное газу тепло идет на изменение его внутренней энергии и на работу против внешних сил:

Поскольку, согласно условию, газ находится в закрытом сосуде и его объем постоянен, то он не совершает работы, а значит, все тепло идет на изменение внутренней энергии

Масса газа связана с количеством вещества и молярной массой

Так как молярная масса гелия меньше молярной массы аргона, то общая масса газа после замены будет меньше. Это приведет к тому, что удельная теплоемкость содержимого сосуда увеличится.

Водяной пар и водород находятся в закрытом сосуде в состоянии термодинамического равновесия друг с другом. Во сколько раз среднеквадратичная скорость молекул водорода отличается от среднеквадратичной скорости молекул воды?

Средняя энергия теплового движения молекул связана с абсолютной температурой газа соотношением

где

− масса одной молекулы.

По определению среднеквадратичная скорость равна

Значит, отношение среднеквадратичных скоростей молекул водорода и водяного пара:

Аналоги к заданию № 11663: 11847 Все

В закрытом сосуде находятся водяной пар и некоторое количество воды. Как изменятся при изотермическом уменьшении объема сосуда следующие три величины: давление в сосуде, масса воды, масса пара?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Пояснение. Ключом к пониманию этого задания является определение понятия насыщенного водяного пара. По определению это такой пар, который находится в динамическом равновесии с жидкостью. При изотермическом уменьшении объема сосуда с водяным паром динамическое равновесие сохранится, но при этом часть водяного пара сконденсируется.

В закрытом сосуде над поверхностью жидкости находится насыщенный водяной пар, то есть пар, который находится в динамическом равновесии с жидкостью. Процесс испарения с поверхности жидкости уравновешен обратным процессом конденсации пара. Концентрация насыщенного водяного пара определяется только температурой. При изотермическом процессе динамическое равновесие сохранится. Так как температура не изменяется, концентрация пара будет оставаться постоянной. Поскольку объем уменьшается, часть пара сконденсируется. Следовательно, в результате уменьшения объема сосуда масса пара уменьшится, а масса воды увеличится. Насыщенный пар можно считать идеальным газом, а значит для него выполняется уравнение состояния

Поскольку ни температура, ни концентрация не изменяются, не будет изменяться и давление в сосуде.

В условии не сказано, что речь идёт о насышеном паре.

Об этом нужно догадаться

на счет давления в сосуде. То что парциальное давление паров воды не изменяется — это понятно! Но ведь в сосуде кроме паров воды имеется другие газы (воздух), его давление увеличивается! Обратите внимание: там сказано ДАВЛЕНИЕ В СОСУДЕ, и не акцентировано внимание на парциальное давление паров воды

В сосуде нет воздуха: «В закрытом сосуде находятся водяной пар и некоторое количество воды.» То есть больше ничего нет

n=N/V. Т.к. объем уменьшается, то концентрация увеличивается, а значит и давление растет.

тоже уменьшается.

«На­сы­щен­ный пар можно счи­тать иде­аль­ным газом» + у нас изотермическое сжатие, то, следовательно, он должен подчиняться ур-ию Клайперона: pV=const. В этом случае у нас давление увеличивается, т.к. объем уменьшается.

Закон

выполняется только при постоянной массе газа, а здесь масса пара не постоянна.

1,36 моль идеального газа, находящегося в закрытом сосуде, начинают нагревать. График зависимости давления p этого газа от времени t изображён на рисунке. Через 60 минут после начала нагревания температура газа стала равна 300 К. Объём сосуда, в котором находится газ, равен

Используя уравнение Менделеева — Клапейрона

где — количество молей, получаем:

Два моля идеального газа, находящегося в закрытом сосуде при температуре 300 К, начинают нагревать. График зависимости давления p этого газа от времени t изображён на рисунке. Объём сосуда, в котором находится газ, равен

Из уравнения Менделеева — Клапейрона получаем

Почему мы делим на p = 103750, а не на p = 141100?

Потому что температура указана для начального состояния.

1,36 моль идеального газа, находящегося в закрытом сосуде, начинают нагревать. График зависимости давления p этого газа от времени t изображён на рисунке. Через 60 минут после начала нагревания температура газа стала равна 300 К. Чему равен объём сосуда, в котором находится газ? Ответ выразите в литрах и округлите до целого числа.

Используя уравнение Менделеева — Клапейрона

где — количество молей, получаем:

Как определить, какое из значений p брать для задачи (в данном варианте берем для 60 мин, в предыдущем для 0 мин, и только при этих значениях ответы совпадают)?

По условию: «через 60 минут после на­ча­ла на­гре­ва­ния тем­пе­ра­ту­ра газа стала равна 300 К». Раз для этого момента времени дана температура, то и давление берём в этот же момент.

Два моля идеального газа, находящегося в закрытом сосуде при температуре 300 К, начинают нагревать. График зависимости давления p этого газа от времени t изображён на рисунке. Чему равен объём сосуда, в котором находится газ? Ответ выразите в литрах и округлите до целого числа.

Из уравнения Менделеева — Клапейрона получаем

Некоторое количество воды поместили в закрытый сосуд, в котором находился сухой воздух. Через достаточно продолжительное время после этого на дне сосуда

1) останется прежнее количество воды

2) останется меньшее количество воды

3) совсем не останется воды

4) может остаться меньшее количество, а может и совсем не остаться воды

При испарении жидкости в воздухе образуются пары́ этой жидкости. Но не только молекулы жидкости вылетают в воздух, в результате чего жидкость переходит в газообразное состояние, но и наоборот, молекулы газа могут потерять энергию, вследствие чего газ превращается в жидкость. Такие процессы идут непрерывно и при некоторых температуре и давлении газа наступает состояние динамического равновесия, при котором число молекул, вылетевших из жидкости, равно числу молекул, влетевших в жидкость. Пар, находящийся в таком равновесии со своей жидкостью называют насыщенным паром. Давление насыщенного пара, как и его концентрация не зависят от объёма, а только от температуры насыщенного пара.

Таким образом, вода в сосуде будет испаряться, в результате чего её может совсем не остаться на дне сосуда, но если воды достаточно много, то часть воды может остаться в жидком состоянии.

Правильный ответ указан под номером 4.

Некоторое количество воды поместили в закрытый сосуд, в котором находился сухой воздух. Через достаточно продолжительное время после этого относительная влажность в сосуде будет

4) меньше 100% или равна 100%

При испарении жидкости в воздухе образуются пары́ этой жидкости. Но не только молекулы жидкости вылетают в воздух, в результате чего жидкость переходит в газообразное состояние, но и наоборот, молекулы газа могут потерять энергию, вследствие чего газ превращается в жидкость. Такие процессы идут непрерывно и при некоторых температуре и давлении газа наступает состояние динамического равновесия, при котором число молекул, вылетевших из жидкости, равно числу молекул, влетевших в жидкость. Пар, находящийся в таком равновесии со своей жидкостью называют насыщенным паром. Давление насыщенного пара, как и его концентрация не зависят от объёма, а только от температуры насыщенного пара.

Концентрация паров в воздухе не может превосходить определённого максимума, зависящего от температуры. В связи с этим различают два понятия влажности: абсолютную и относительную влажность. Абсолютная влажность — величина, показывающая массу водяных паров в единичном объёме воздуха. Относительная влажность — отношение абсолютной влажности к максимальной влажности при данной температуре.

Таким образом, если воды достаточно много, при её испарении относительная влажность может возрасти вплоть до 100%.

Правильный ответ указан под номером 4.

В некоторых случаях, при охлаждении газа и отсутствии центров конденсации можно получить состояние газа, при котором абсолютная влажность превышает максимальную влажность при данной температуре, а относительная, соответственно 100%. Такое состояние газа называется пресыщенным паром.

Источник