Открытый сосуд нагрет до температуры

Изменение состояния идеального газа

а) Изобарный процесс

820. Газ находится в цилиндре с подвижным поршнем и при температуре 300 К занимает объем 250 см3. Какой объем (в см3) займет газ, если температура понизится до 270 К? Давление по­стоянно. (225)

821. На сколько градусов необходимо нагреть газ при по­стоянном давлении, чтобы его объем увеличился вдвое по сравне­нию с объемом при 0°С? (273)

822. Какова была начальная температура (в кельвинах) воз­духа, если при нагревании его на 3 К объем увеличился на 1% от первоначального? Процесс изо­барный. (300)

823. Газ нагрели от 27°С до 39°С. На сколько процентов увеличился при этом объем газа, если давление газа оставалось постоянным? (4)

824. В объеме 0,004 м3находится газ, масса которого 0,012 кг и температура 177°С. При какой температуре (в кельви­нах) плотность этого газа будет 6 кг/м3, если давление останется неизменным? (225)

825. Газ охладили при постоянном объеме от 127°С до 27°С. На сколько процентов надо после этого уменьшить объем газа в изотермическом процессе, чтобы давление стало равно первона­чальному? (25)

б) Изохорный процесс

826. При изменении температуры газа от 286 К до 326 К да­вление повысилось на 20 кПа. Найдите первоначальное давление (в кПа) газа. Процесс изохорный. (143)

827. Резиновую лодку надули утром, когда температура воз­духа была 7°С. На сколько процентов увеличилось давление воз­духа в лодке, если днем он прогрелся под лучами солнца до 21°С? Объем лодки не изменился. (5)

828. При нагревании газа при постоянном объеме на 1 К да­вление увеличилось на 0,2%. При какой начальной температуре (в °С) находился газ? (227)

829. Воздух в открытом сосуде медленно нагрели до 400 К, затем сосуд герметично закрыли и охладили до 280 К. На сколько процентов при этом изменилось давление в сосуде? (30)

830. В цилиндре под поршнем находится газ. Чтобы поршень оставался в неизменном положении при увеличении абсолютной тем­пературы газа в 2 раза, на него следует положить груз массой 10 кг. Площадь поршня 10 см2. Найдите первоначальное давление (в кПа) газа. g = 10 м/с2.(100)

831. Газ находится в вертикальном цилиндре под поршнем массой 5 кг. Какой массы груз надо положить на поршень, чтобы он остался в прежнем положе­нии, когда абсолютная температура газа будет увеличена вдвое? Атмосферное дав­ление 100 кПа, пло­щадь поршня 0,001 м2. g = 10 м/с2. (15)

832. Давление воздуха внутри плотно закупоренной бутылки при температуре 7°С равно 150 кПа. До какой температуры (по шкале Цельсия) надо нагреть бутылку, чтобы из нее вылетела пробка, если известно, что для вытаскивания пробки до нагревания бутылки требовалась минимальная сила 45 Н? Площадь поперечного сечения пробки 4 см2. (217)

833. Сначала газ нагревают изохорно от 400 К до 600 К, а затем нагревают изобарно до температуры Т. После этого газ при­водят в исходное состояние в процессе, при котором давление уменьшается прямо пропорционально объему газа. Найдите темпера­туру Т (в кельвинах). (900)

в) Изотермический процесс

834. При давлении 5×106 Па газ занимает объем 2×10‑2 м3. Под каким давлением будет находиться газ при той же темпера­туре, но в объеме 1 м3? Ответ выразить в атмосферах (1 атм = 105 Па). (1)

835. Под каким давлением (в кПа) надо наполнить воздухом баллон ем­костью 10 л, чтобы при соединении его с баллоном емко­стью 30 л, содержащим воз­дух при давлении 100 кПа, установилось общее давление 200 кПа? Температура постоянна. (500)

836. Два сосуда соединены тонкой трубкой с краном. В первом со­суде объемом 15 дм3находится газ под давлением 2 атм, во вто­ром — такой же газ под давлением 10 атм. Если открыть кран, то в обоих сосудах устанавливается давление 4 атм. Найдите объем (в дм3) второго сосуда. Температура постоянна. (5)

837. До какого давления (в кПа) накачан футбольный мяч емкостью 3 л, если при этом было сделано 40 качаний поршневого насоса? За каждое качание насос захватывает из атмосферы 150 см3воздуха. Атмосферное давление 100 кПа. Со­держанием воз­духа в мяче до накачки пренебречь. Температура постоянна. (200)

838. Давление воздуха в сосуде было равно 105 Па. После трех ходов поршня откачивающего насоса давление воздуха упало до 800 Па. Определите, во сколько раз объем цилиндра насоса больше объема сосуда. Температура постоянна. (4)

839. Объем цилиндра поршневого насоса равен объему откачи­ваемого сосуда. Чему будет равно давление в сосуде после 5 хо­дов поршня насоса? Начальное давление в сосуде равнялось 105 Па. Температура постоянна. (3125)

840. Газ находится в цилиндре под поршнем и занимает объем 240 см3при давлении 105 Па. Какую силу надо приложить перпен­дикулярно к плоскости поршня, чтобы сдвинуть его на 2 см, уменьшив объем газа? Площадь поршня 24 см2. (60)

841. Газ находится в высоком цилиндре под тяжелым поршнем, который может перемещаться без трения. Площадь поршня 30 см2. Когда цилиндр перевернули открытым концом вниз, объем газа увеличился в 3 раза. Чему равна масса поршня? Атмосферное давление 100 кПа, g = 10 м/с2. (15)

842. Воздух находится в вертикальном цилиндре под поршнем массой 20,2 кг и сечением 20 см2. После того, как цилиндр стали перемещать вертикально вверх с ускорением 5 м/с2, высота столба воздуха в цилиндре уменьшилась на 20%. Считая температуру по­стоянной, найдите атмосферное давление (в кПа). g = 10 м/с2. (101)

843. В сосуде, закрытом пробкой, находится воздух под да­влением 0,5×105 Па. Какой объем воды (в л) войдет в сосуд, если его опустить в воду открытым концом вниз на глубину 10 м и открыть пробку? Объем со­суда 4 л, атмосферное давление 105 Па, g = 10 м/с2. Темпера­тура в толще воды и у ее поверхности одинакова. (3)

844. На какой глубине объем пузырька воздуха, поднимающе­гося со дна водоема, в 3 раза меньше, чем на поверхности? Ат­мосферное давление 100 кПа, g = 10 м/с2. Темпера­тура в толще воды и у ее поверхности одинакова. (20)

845. Пузырек воздуха поднимается со дна водоема глубиной 35 м. Во сколько раз объем пузырька на глубине 5 м больше, чем у дна водоема? Ат­мосферное давление 100 кПа, g = 10 м/с2. Темпера­тура в толще воды и у ее поверхности одинакова. (3)

846. На какой глубине радиус пузырька воздуха, поднимающе­гося со дна водоема, в 2 раза меньше, чем на поверхности? Ат­мосферное давление 100 кПа, g = 10 м/с2. Темпера­тура в толще воды и у ее поверхности одинакова. (70)

847. В горизонтальной пробирке находится 240 см3воздуха, отделенных от атмосферы столбиком ртути длиной 150 мм. Если пробирку повернуть открытым концом вверх, то объем воздуха ста­нет 200 см3. Найдите атмосферное давление (в кПа). Плотность ртути 13600 кг/м3, g = 10 м/с2. (102)

848. Открытая с обеих сторон вертикальная цилиндрическая трубка длиной 1 м наполовину погружена в ртуть. Затем верхнее отверстие трубки плотно закрывают и вынимают трубку из ртути. В трубке остается столбик ртути длиной 25 см. Определите по этим данным атмосферное давление (в кПа). Плотность ртути 13600 кг/м3, g = 10 м/с2. (102)

849. Трубку длиной 42 см, запаянную с одного конца, погружают открытым концом в ртуть. Какой будет длина (в см) столбика воздуха в трубке в тот момент, когда верхний конец трубки сравняется с уровнем ртути? Атмосферное давление 750 мм рт.ст. (30)

850. В трубке, закрытой с одного конца, столбик воздуха заперт стол­биком ртути длиной 19 см. Если трубку повернуть открытым концом вниз, длина столбика воздуха будет 10 см, а если открытым концом вверх, то 6 см. Найдите атмосферное давление (в мм рт. ст.). (760)

851. В длинной горизонтальной трубке, открытой с одного конца, столбик воздуха длиной 16 см заперт столбиком ртути длиной 20 см. Трубку приводят во вращение вокруг вертикальной оси, проходящей через ее закрытый конец. При какой угловой скорости столбик ртути сместится на 4 см? Атмосферное давление 750 мм рт.ст., g = 10 м/с2. (5)

852. Тонкостенный стакан массой 50 г ставят вверх дном на поверхность воды и медленно погружают так, что он все время остается в вертикальном положении. Высота стакана 10 см, пло­щадь дна 20 см2. На какую минимальную глубину надо опустить стакан, чтобы он утонул? Атмосферное давление 100 кПа, g = 10 м/с2. Глубина отсчитывается от поверхности воды до уровня воды в стакане на искомой глубине. Температура у по­верхности и на глубине одинакова. Массой воздуха в стакане пренебречь. (30)

Объединенный газовый закон

853. При уменьшении объема газа в 2 раза давление измени­лось на 120 кПа, а абсолютная температура возросла на 10%. Ка­ково было первоначальное давление (в кПа) газа? (100)

854. На сколько процентов надо уменьшить абсолютную темпе­ратуру газа при увеличении его объема в 7 раз, чтобы давление упало в 10 раз? (30)

855. Два сосуда соединены тонкой трубкой с краном. Один из сосу­дов объемом 3 л заполнен газом при давлении 10 кПа, в другом сосуде объемом 6 л давление пренебрежимо мало. Температура газа в первом сосуде 27°С. Какое давление (в кПа) установится в сосудах, если открыть кран, а температуру газа повысить до 177°С? (5)

856. При каждом ходе поршневой насос захватывает 10 дм3воздуха из атмосферы при нормальных условиях (Т0 = 273 К) и на­гнетает его в резервуар объемом 10 м3. Температура в резервуаре постоянна и равна 364 К. Сколько ходов должен сделать поршень насоса, чтобы повысить давление в резервуаре от нормального (pо= 1 атм) до 10 атм? (6750)

857. Воздух в цилиндре под поршнем сначала изотермически сжали, увеличив давление в 2 раза, а затем нагрели при постоян­ном давлении. В результате объем воздуха увеличился в 3 раза по сравнению с начальным. До какой температуры (в кельвинах) на­грели воздух, если его начальная температура была 300 К? (1800)

858. Газ, занимающий при температуре 127°С и давлении 200 кПа объ­ем 3 л, изотермически сжимают, затем изобарно охлаждают до температуры 73°С, после чего изотермически изме­няют объем до 1 л. Найдите конечное давле­ние (в кПа) газа. (300)

859. Газ, находящийся в цилиндре под поршнем, нагрели при постоянном давлении так, что его объем увеличился в 1,5 раза. Затем поршень закрепили и нагрели газ так, что его давление возросло в 2 раза. Чему равно отношение конечной абсолютной температуры газа к его начальной абсолютной температуре? (3)

860. Два одинаковых сосуда, содержащие кислород при 300 К, соединены тонкой горизонтальной трубкой, посередине которой находится столбик ртути. Объемы сосудов 4×10‑5 м3. Когда один сосуд нагрели на 3 К, а другой охладили на 3 К, столбик ртути сместился на 1 см. Какова площадь сечения трубки (в мм2)? (40)

861. Теплоизолирующий поршень делит горизонтальный сосуд на две равные части, содержащие газ при температуре 7°С. Длина каждой части 30 см. Когда одну часть сосуда нагрели, пор­шень сместился на 2 см. На сколько градусов нагрели газ? Температура газа в другой части сосуда не изменилась. (40)

862. Теплоизолирующий поршень делит горизонтальный сосуд на две равные части, содержащие газ при температуре 5°С. Длина каждой части 144 мм. Одну часть сосуда нагрели на 18°С, а другую — на 2°С. На какое расстояние (в мм) сместится пор­шень? (4)

863. Баллон емкостью 40 л содержит сжатый воздух под да­влением 18 МПа при 27°С. Какой объем (в л) воды можно вы­теснить из цистерны подводной лодки воздухом этого баллона, если лодка находится на глубине 20 м, где температура 7°С? Ат­мосферное давление 0,1 МПа, g = 10 м/с2. (2200)

864. Во сколько раз уменьшится радиус тонкого резинового шара, заполненного воздухом, если его опустить в воду на глу­бину 65,2 м? Давление у поверхности воды 100 кПа. Температура воды у поверхности 27°С, на глубине 9°С. g = 10 м/с2. (2)

865. В сообщающихся сосудах одинакового сечения находится ртуть. Один из сосудов закрывают и увеличивают температуру воздуха в нем от 300 К до 400 К. Найдите образовавшуюся разность уровней (в см) ртути, если начальная высота столба воздуха в запертом сосуде была 10 см. Атмосферное давление 750 мм рт.ст. (5)

Последнее изменение этой страницы: 2017-01-27; Нарушение авторского права страницы

Источник

Открытый сосуд при атмосферном давлении медленно нагревают

Задание 27. Стеклянный сосуд, содержащий воздух с относительной влажностью 50 % при t1 = 30 °С, плотно закрыли крышкой и нагрели до t2 = 50 °С. Опираясь на законы молекулярной физики, объясните, как изменятся при этом парциальное давление водяного пара и относительная влажность воздуха в сосуде.

Учитывая, что сосуд с паром жесткий, получаем изохорный процесс, при котором объем остается неизменным. Тогда из уравнения Менделеева-Клайперона следует отношение

,

где

— парциальные давления паров при температурах соответственно. При увеличении температуры получаем, что и из соотношения следует, что и , то есть давление увеличивается.

При увеличении температуры плотность насыщенного пара

будет увеличиваться, а плотность пара в сосуде не изменяется (так как сосуд герметичный, масса газов не меняется). Так как относительная влажность воздуха определяется выражением

,

то относительная влажность воздуха уменьшится.

Ответ: парциальное давление увеличится, относительная влажность уменьшится.

Источник