Сосуд разделен подвижным теплонепроницаемым поршнем на две части
Задача по физике – 2912
В переносном газовом баллоне объемом $v_{0} = 5 л$ может поместиться не больше $m_{0} = 2,2 кг$ жидкого пропана ($C_{3}H_{8}$) под давлением 16 атмосфер и при температуре $17^{ circ} С$. Сколько пропана в газообразном состоянии останется в баллоне, если из «полного» баллона израсходовать 80% пропана?
Подробнее
Задача по физике – 2913
В вакуумной теплоизолированной камере находятся два масляных пузыря одинакового размера, один из которых наполнен гелием, а другой водородом до давления $P_{0}$ каждый. Найти отношение давления $P$, установившегося в камере, после того, как пузыри лопнули, к начальному давлению газа в пузырях. Отношение температуры гелия $T_{1}$ к температуре водорода $T_{2}$ составляет $T_{1}/T_{2} = 0,6$. Молярная теплоемкость гелия при постоянном объеме $C_{V_{1}} = 3/2 R$, водорода $C_{V_{2}} = 5/2 R$, $R$ — газовая постоянная. Объем пузыря в 160 раз меньше объема камеры. Изменением поверхностной энергии пленок при разрыве пузырей пренебречь.
Подробнее
Задача по физике – 2914
Горизонтально расположенный закрытый цилиндрический сосуд с гладкими стенками разделен подвижным теплонепроницаемым поршнем на две части, в которых находятся различные идеальные газы с одинаковой температурой $T_{0} = 300 К$. Объем, занимаемый одним из газов, в $alpha = 3$ раза больше объема другого газа. Газ в большем объеме нагревают, и он увеличивает свой объем на $beta = 1/20$ объема всего сосуда. На сколько увеличилась температура этого газа, если температура в другой части сосуда поддерживается постоянной и равной $T_{0}$?
Подробнее
Задача по физике – 2915
На рисунке для $nu$ молей гелия показан цикл, состоящий из двух участков линейной зависимости давления $P$ от объема $V$ и изобары (рис.). На изобаре 3—1 над газом совершили работу $A (A > 0)$, и его температура уменьшилась в 4 раза. Температуры в состояниях 2 и 3 равны. Точки 1 и 2 на диаграмме $PV$ лежат на прямой, проходящей через начало координат.
1) Определить температуру $T_{1}$ в точке 1.
2) Определить работу газа за цикл.
Подробнее
Задача по физике – 2916
Вода и водяной пар находятся в цилиндре под поршнем при температуре $110^{ circ} С$. Вода занимает при этом 0,1% объема цилиндра. При медленном изотермическом увеличении объема вода начинает испаряться. К моменту, когда она вся испарилась, пар совершил работу величиной $A = 177 Дж$, а объем, который он занимал, увеличился на $Delta V = 1,25 л$.
1) Найти давление, при котором производился опыт.
2) Сколько воды и пара было в цилиндре в начальном состоянии?
Подробнее
Задача по физике – 2917
Моль гелия совершает работу величиной А в замкнутом цикле (рис.), состоящем из адиабаты 1—2, изотермы 2—3, изобары 3—1. Найти величину работы, совершенной в изотермическом процессе, если разность максимальной и минимальной температуры газа в цикле равна $Delta T$ градусов.
Подробнее
Задача по физике – 2918
В воздухе комнаты объемом $V = 75 м^{3}$ находится $m = 20 кг$ кислорода. Найти величину средней квадратичной скорости молекул кислорода. Воздух в комнате состоит из кислорода и азота. Концентрация молекул кислорода в $beta = 4$ раза меньше концентрации молекул азота. Атмосферное давление $P = 10^{5} Па$.
Подробнее
Задача по физике – 2919
Моль гелия сжимают в адиабатическом процессе так, что относительные изменения давления $Delta P/P$, объема $Delta V/V$ и температуры $Delta T/T$ газа малы. Найти относительное изменение давления газа, если над ним была совершена работа $A = 15 Дж$. Начальная температура газа $T = 300 К$.
Подробнее
Задача по физике – 2920
Летним днем перед грозой плотность влажного воздуха (масса пара и воздуха в $м^{3}$) $rho = 1140 г/м^{3}$ при давлении $P = 100 кПа$ и температуре $30^{ circ} С$. Найти отношение парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе, к парциальному давлению воздуха. Принять, что молярные массы воздуха и пара ($mu_{в} = 29 г/моль, mu_{п} = 18 г/моль$, газовая постоянная $R = 8,31 Дж/(моль cdot К)$.
Подробнее
Задача по физике – 2921
В вертикально расположенной тонкой трубке длиной $3L = 840 мм$ с открытым в атмосферу верхним концом, столбиком ртути длиной $L = 280 мм$ заперт слой воздуха длиной $L$. Какой максимальной длины слой ртути можно долить сверху в трубку, чтобы она из трубки не выливалась? Внешнее давление $P_{0} = 770$ мм. рт. ст.
Подробнее
Задача по физике – 2922
Газообразный гелий находится в цилиндре под подвижным поршнем. Газ охлаждают при постоянном давлении, переводя его из состояния 1 в состояние 2 (рис.). При этом от газа отводится количество теплоты $Q (Q > 0)$. Затем газ расширяется в процессе 2—3, когда его давление $P$ прямо пропорционально объему $V$, совершая работу $A_{23}$. Наконец, газ расширяется в адиабатическом процессе 3—1. Найти работу $A_{31}$, совершенную газом в процессе адиабатического расширения.
Подробнее
Задача по физике – 2923
В цилиндре под поршнем находится один моль ненасыщенного пара при температуре $T$. Пар сжимают в изотермическом процессе, так что в конечном состоянии половина его массы сконденсировалась, а объем пара уменьшился в $k = 4$ раза. Найти молярную теплоту конденсации пара, если в указанном процессе от системы «жидкость-пар» пришлось отвести количество теплоты $Q (Q > 0)$.
Указание: пар можно считать идеальным газом. Работа, совершаемая в изотермическом процессе $nu$ молями пара при расширении от объема $V_{1}$ до $V_{2}$ равна $nu RT ln (V_{2}/V_{1})$.
Подробнее
Задача по физике – 2924
Температура гелия уменьшается в $k = 2$ раза в процессе $p^{2}V = const$ ($P$ — давление, $V$ — объем газа). Найти:
1) начальный объем газа $V_{1}$,
2) изменение его внутренней энергии в процессе охлаждения. Начальное давление газа $P_{1} = 10 Па$, а минимальный объем, который он занимал в процессе охлаждения, составил $V_{min} = 1 л$.
Подробнее
Задача по физике – 2925
Легкий подвижный теплонепроницаемый поршень делит объем вертикально расположенного замкнутого цилиндра на две части. В нижней части под поршнем находятся в равновесии пар и вода, температура которых поддерживается постоянной и равной $T_{0}$. Над поршнем находится $nu$ молей газообразного гелия. К гелию подвели квазистатически количество теплоты $Q$. В результате его температура увеличилась, а часть пара сконденсировалась.
1) Найти изменение температуры гелия.
2) Сколько теплоты необходимо при этом отвести от пара и воды? Удельная теплота испарения воды $lambda$, молярная масса пара $mu$. Трением и теплоемкостью поршня пренебречь. Считать, что объем сконденсировавшегося пара значительно больше объема образовавшейся из него воды.
Подробнее
Задача по физике – 2926
На чашке пружинных весов уравновесили сосуд, в котором находится вода массой $m_{в}$. Для приготовления соленого раствора была использована крупная соль, содержащая нерастворимые в воде примеси. Соль с примесями в марлевом мешочке была опущена на нити в сосуд, так что мешочек оказался полностью погруженным в воду (рис.). После того как соль полностью растворилась в воде, показания весов изменились на $Delta P( Delta P > 0)$ по сравнению с их показаниями до опускания соли в воду. Плотность соленого раствора была измерена и оказалась равной $rho$. Найти объем примесей $V_{п}$, оставшихся в мешочке после растворения соли, если он остался висеть на нити целиком погруженным в раствор. Плотность чистой соли — $rho_{с}$, воды — $rho_{в}$, ускорение свободного падения — $g$.
Указание: Считать раствор однородным с плотностью $rho = ( m_{с} + m_{в})/(V_{с} + V_{в})$, где $m_{в}$ и $m_{с}$ — массы воды и соли, а $V_{в}$ и $V_{с}$ — их объемы.
Подробнее
Источник
Задача по физике – 9549
Вертикальный цилиндрический сосуд закрыт поршнем, на котором лежат две одинаковые гири. Внутри и снаружи сосуда атмосфера находится воздух. Если одну из гирь убрать, то объём под поршнем увеличится в 1,5 раза. Во сколько раз изменится объём под поршнем, если к двум гирям добавить ещё одну такую же? Трения нет. Температуру воздуха считать постоянной.
Подробнее
Задача по физике – 9554
В пустой калориметр поместили очень холодный кусок льда и налили стакан кипятка ($T_{к} = 100^{ circ} С$). При этом весь кипяток превратился в лёд с установившейся температурой $T_{0} = 0^{ circ} С$. Когда в калориметр налили ещё 8 таких же стаканов кипятка, весь лёд превратился в воду с установившейся температурой $T_{0} = 0^{ circ} С$. Найти начальную температуру льда. Теплоёмкость воды $c_{в} = 4,2 кДж/(кг cdot ^{ circ} С)$, теплоёмкость льда $c_{л} = 2,1 кДж/(кг cdot ^{ circ} С)$, теплота плавления льда $lambda = 336 кДж/кг$.
Подробнее
Задача по физике – 9561
Надутый шарик находится внутри замкнутого сосуда, занимая четвёртую часть объёма сосуда. При этом давление газа внутри шарика равно $P_{1}$, а снаружи – $P_{2}$. Систему медленно нагревают. При некоторой критической температуре, когда объём шарика увеличился вдвое по сравнению с первоначальным, а разность давлений газа внутри и снаружи шарика стала равной $Delta P$, шарик лопнул. В дальнейшем температура газа в сосуде поддерживается равной критической. Определите установившееся давление газа в сосуде. Объёмом оболочки шарика пренебречь.
Подробнее
Задача по физике – 9564
Три одинаковые вертикально стоящие замкнутые цилиндрические цистерны соединены последовательно гибкими шлангами на середине высоты и снабжены клапанами для выпуска воздуха. Рабочий начал медленно подавать воду в крайнюю правую цистерну, предварительно открыв её воздушный клапан. Клапаны двух других цистерн остались закрытыми, так что воздух из них не выходил. К моменту, когда крайняя правая цистерна оказалась полностью наполненной, левая оказалась наполненной на 3/11 своего объёма. Какая доля объёма средней цистерны заполнилась водой? Объёмом соединительных шлангов пренебречь.
Подробнее
Задача по физике – 9570
Маленький кубик из железа ставят на массивный кусок льда. До какой минимальной температуры должен быть нагрет кубик из железа, чтобы он полностью погрузился в лед? Температура куска льда $0^{ circ} С$. Удельная теплота плавления льда 340 кДж/кг, удельная теплоемкость железа $460 Дж/(кг cdot град)$. Плотность железа $7800 кг/м^{3}$, плотность льда $900 кг/м^{3}$. Считать, что вода из под кубика может вытекать.
Подробнее
Задача по физике – 9572
Кусок льда, помещенный в теплоизолированный сосуд, нагревают с помощью размещенного внутри сосуда нагревателя.График зависимости температуры $t$ от подводимого количества теплоты $Q$ приведен на рисунке. Считая, что удельная теплоёмкость льда $2,1 кДж/(кг cdot град)$, а начальная температура льда минус $40^{ circ} С$, Найдите с помощью приведенного графика удельную теплоту плавления льда. Теплоемкостью сосуда можно пренебречь. Процесс происходит при нормальном атмосферном давлении.
Подробнее
Задача по физике – 9580
В калориметре находятся два сосуда, разделённые теплопроводящей стенкой. В первый сосуд наливают жидкость массы $m_{1}$ и удельной теплоёмкости $c_{1}$, а во второй жидкость удельной теплоёмкости $c_{2}$. Найдите массу $m_{2}$ жидкости, налитой во второй сосуд, если известно, что после установления теплового равновесия первая жидкость нагрелась на 1/3 от начальной разницы температур.
Подробнее
Задача по физике – 9590
Чернильница представляет собой фигуру вращения, сечение которой изображено на рисунке. Какой объем чернил можно в неё налить? Радиусы внешней и внутренней цилиндрических поверхностей равны $R$ и $r$ соответственно. Чернильница стоит вертикально, наполняют её медленно. Плотность чернил $rho$, ускорение свободного падения $g$ атмосферное давление $P_{0}$, высота чернильницы $H$. Зазор снизу между дном и внутренним цилиндром незначительный. Толщиной стенок пренебречь.
Подробнее
Задача по физике – 9599
Плотность воздуха при постоянном давлении обратно пропорциональна его абсолютной температуре $T$, и при температуре $0^{ circ} С$ равна $1,3 кг/м^{3}$. В Васиной комнате было очень жарко – комнатный термометр показывал $+27^{ circ} С$. Поэтому, придя домой, Вася открыл окно, чтобы проветрить помещение, и отправился гулять. Вернувшись, он увидел, что термометр показывает всего $+10^{ circ} С$. Комната имеет размеры (в длину, ширину и высоту) $3,5 м times 4 м times 3 м$. Насколько увеличилась масса воздуха в комнате после такого проветривания?
Примечание: абсолютная температура $T$ измеряется в Кельвинах (К) и рассчитывается по формуле:
$T = t + 273 град$,
где $t$ – температура, выраженная в градусах Цельсия.
Подробнее
Задача по физике – 9602
Литр воды имеет комнатную температуру $20^{ circ} С$ и находится в открытом сверху тонкостенном сосуде. В воду быстро (за время меньше чем 1 с) опустили разогретую до $800^{ circ} С$ тонкую медную плоскую пластину массой 0,64 кг, удерживая её клещами. Пластина лежит в вертикальной плоскости. Верхний край пластины оказался вровень с уровнем воды в сосуде. Движениями пластины воду перемешали, и сразу же опустили в воду термометр. Что он показал?
Удельная теплоёмкость меди $0,38 кДж/(кг cdot ^{ circ} С)$, воды – $4,2 кДж/(кг cdot ^{ circ} С)$, удельная теплота парообразования воды 2,3 МДж/кг.
Подробнее
Задача по физике – 9603
При нагревании или охлаждении твердые тела, как известно, изменяют свой объем. Коэффициентом объемного расширения $beta$ называется коэффициент пропорциональности между относительным изменением объема $frac{ Delta V}{V}$ тела и изменением температуры этого тела $Delta t$, то есть $frac{ Delta V}{V} = beta Delta t$.
Стеклянный шарик с коэффициентом объёмного расширения $beta_{1}$ полностью погружают в жидкость сначала при температуре $t_{1}$, а затем – при температуре $t_{2}$. Модули сил Архимеда, действующих на шарик в этих случаях, равны, соответственно $F_{1}$ и $F_{2}$. Определите коэффициент объёмного расширения жидкости $beta_{2}$.
Подробнее
Задача по физике – 9609
Аккумулятор массой 5 кг, имеющий ЭДС 5 В, опустили полностью в дистиллированную воду на прочной нити, которая оказалась натянутой с силой 5 Н. Если этому аккумулятору (без воды) сообщить количество теплоты 5 кДж, то он нагреется на 5 градусов. Когда же к этому аккумулятору подключили резистор, через него потек ток силой 5 А, напряжение на выводах аккумулятора уменьшилось на 5%, и через 5 минут аккумулятор немного нагрелся. Найдите:
– среднюю плотность $p$ аккумулятора;
– среднюю удельную теплоёмкость $c$ аккумулятора,
– сопротивление $R$ резистора,
– изменение температуры $Delta t$ аккумулятора после 5 минут работы с нагрузкой, если потерями теплоты можно пренебречь.
Плотность воды $rho_{0} = 1,0 г/см^{3}$, ускорение свободного падения $g = 10 м/с^{2}$.
Подробнее
Задача по физике – 9610
Герметичный теплонепроницаемый вертикальный цилиндрический сосуд разделён массивным теплонепроницаемым горизонтальным тонким поршнем, скользящим вдоль стенок без трения. В обеих частях сосуда находится один и тот же идеальный газ. Известно, что при температуре $T$ в обеих частях сосуда поршень делит сосуд в отношении 2:1, считая от его верхнего торца. Если перевернуть сосуд и нагреть оказавшийся под поршнем газ до температуры $4T$, а температуру второй части оставить неизменной, то поршень вновь разделит сосуд в отношении 2:1, считая от верхнего торца. Чему равно отношение масс газов, разделённых поршнем?
Подробнее
Задача по физике – 9613
С одноатомным идеальным газом проводят циклы 1-2-3-4-1 и 1-2-4-1 , показанные на рисунке. Найдите КПД обоих циклов. КПД какого из циклов больше и на сколько?
Молярная теплоёмкость одноатомного идеального газа при постоянном объёме $C_{V} = frac{3}{2}R$.
Подробнее
Задача по физике – 9618
В медный калориметр массой $m_{1}$ и температурой $t_{1}$ наливают воду массой $m_{2}$ и температурой $t_{2}$ и кладут лед массой $m_{3}$ и температурой $t_{0} = 0^{ circ} С$. Удельные теплоемкости меди, воды и льда равны соответственно $c_{1}, c_{2}$ и $c_{3}$, удельная теплота плавления льда равна $lambda$. Найти температуру системы после установления теплового равновесия для произвольных значений $m_{1}, m_{2}, m_{3}, t_{1}, t_{2}$, если известно, что $t_{1}
Подробнее
Источник
1
В два сосуда конической формы, расширяющихся кверху и книзу, и цилиндрический налита вода при температуре T = 100 °C. Как изменится давление на дно сосудов после охлаждения воды до комнатной температуры?
Ответ
В сосуде конической формы, расширяющемся кверху, давление на дно увеличится. В сосуде конической формы, расширяющемся книзу, давление на дно уменьшится. В цилиндрическом сосуде давление на дно не изменится.
2
Две линейки — одна медная, другая железная — наложены одна на другую так, что они совпадают только одним концом. Определить длины линеек при t = 0 °C, зная, что разность их длин при любой температуре составляет Δl = 10 см. Коэффициент линейного расширения меди α1 = 17·10-6 К-1, железа — α2 = 12·10-6 К-1.
Ответ
Длина медной линейки 24 см, длина железной — 34 см.
3
Часы, маятник которых состоит из груза малых размеров и легкой латунной нити, идут правильно при 0 °C. Найти коэффициент линейного расширения латуни, если при повышении температуры до t = +20 °C часы отстанут за сутки на 16 с.
Ответ
4
На сколько часы будут уходить вперед за сутки при t0 = 0 °C. если они выверены при t = 20 °C, и материал, из которого сделан маятник, имеет коэффициент линейного расширения α = 0,000012 К-1?
Ответ
5
При t0 = 0 °С часы спешат в сутки на τ = 20 с. При какой температуре часы будут идти точно? Коэффициент линейного расширения материала маятника α = 1,9·10-5 К-1.
Ответ
6
Какую силу F надо приложить к стальному стержню сечением S = 1 см2, чтобы растянуть его на столько же, на сколько он удлиняется при нагревании на Δt = 1 °С? Коэффициент линейного расширения α = 12·10-6 К-1. Модуль Юнга E = 2,1·1011 Н/м2.
Ответ
7
Толщина биметаллической пластинки, составленной из одинаковых полосок стали и цинка, равна d = 0,1 см. Определить радиус кривизны r пластинки при повышении температуры на Δt = 11 °С. Коэффициент линейного расширения цинка α1= 25·10-6 К-1, а стали α2 = 12·10-6 К-1.
Ответ
8
Концы стального стержня сечением S = 1 см2, находящегося при температуре t = 20 °С, прочно закреплены. С какой силой стержень будет действовать на опоры, если его нагреть до t1 = 200 °С? Модуль Юнга стали E = 2,0·1011 Н/м2, коэффициент линейного расширения α =1,2·10-5 К-1?
Ответ
9
Каково давление газа p0 в электрической лампочке, объем которой V = 1 л, если при отламывании кончика последней под поверхностью воды на глубине h = 1 м в лампочку вошло m = 998,7 г воды? Атмосферное давление нормальное.
Ответ
10
Стеклянный баллон объемом V = 1 л был наполнен испытуемым газом до давления p = 105 Па и взвешен. Его вес оказался равным Q = 0,9898 Н. Затем часть газа была удалена так, что давление в баллоне упало до р1 = 5·104 Па. Новый вес баллона оказался равным Q1 = 0,9800 Н. Какова плотность испытуемого газа при нормальном атмосферном давлении? Температура постоянна.
Ответ
11
В ртутный барометр попал пузырек воздуха, вследствие чего барометр показывает давление меньше истинного. При сверке его с точным барометром оказалось, что при давлении p = 768 мм рт. ст. барометр показывает р’ = 748 мм рт. ст., причем расстояние от уровня ртути до верхнего основания трубки l = 80 мм. Каково истинное давление, если барометр показывает p’1= 734 мм рт. ст.? Температура воздуха постоянная.
Ответ
12
Открытую стеклянную трубку длиной l = 1 м наполовину погружают в ртуть. Затем трубку закрывают пальцем и вынимают. Какой длины столбик ртути останется в трубке? Атмосферное давление равно H = 750 мм рт. ст.
Ответ
13
В запаянной с одного конца стеклянной трубке длиной l = 90 см находится столбик воздуха, запертый сверху столбиком ртути высотой h = 30 см; столбик ртути доходит до верхнего края трубки. Трубку осторожно переворачивают открытым концом вниз, причем часть ртути выливается. Какова высота столбика ртути, которая останется в трубке, если атмосферное давление H = 750 мм рт. ст.?
Ответ
14
В сосуд со ртутью опускают открытую стеклянную трубку, оставляя над поверхностью конец длиной l = 60 см. Затем трубку закрывают и погружают еще на 30 см. Определить высоту столба воздуха в трубке. Атмосферное давление p0 = 760 мм рт. ст.
Ответ
15
Барометрическая трубка погружена в глубокий сосуд с ртутью так, что уровни ртути в трубке и в сосуде совпадают. При этом воздух в трубке занимает столб длиной l см. Трубку поднимают на l‘ см. На сколько сантиметров поднимается ртуть в трубке? Атмосферное давление равно H см рт. ст.
Ответ
.
16
Посередине откачанной и запаянной с обоих концов горизонтальной трубки длиной L = 1 м находится столбик ртути длиной h = 20 см. Если трубку поставить вертикально, столбик ртути сместится на l = 10 см. До какого давления была откачана трубка? Плотность ртути ρ = 1,36·104 кг/м.
Ответ
17
Расположенная горизонтально запаянная с обоих концов стеклянная трубка разделена столбиком ртути, на две равные части. Длина каждого столбика воздуха 20 см. Давление 750 мм рт. ст. Если трубку повернуть вертикально, ртутный столбик опускается на 2 см. Определить длину столбика ртути.
Ответ
18
Цилиндрический сосуд делится на две части тонким подвижным поршнем. Каково будет равновесное положение поршня, когда в одну часть сосуда помещено некоторое количество кислорода, в другую — такое же по массе количество водорода, если длина сосуда l = 85 см?
Ответ
19
В закрытом цилиндрическом сосуде с площадью основания S находится газ, разделенный поршнем массой M на два равных отсека. Масса газа под поршнем при этом в k раз больше массы газа над ним. Температуры газов одинаковы. Пренебрегая трением и массой газа по сравнению с массой поршня, найти давление газа в каждом отсеке.
Ответ
; 
.
20
Имеются два мяча различных радиусов, давление воздуха в которых одинаково. Мячи прижимают друг к другу. Какой формы будет поверхность соприкосновения?
Ответ
Выгнута в сторону мяча с большим радиусом.
21
Найти число n ходов поршня, которое надо сделать, чтобы поршневым воздушным насосом откачать воздух из сосуда емкостью V от давления p0 до давления p, если емкость насоса ΔV.
Ответ
.
22
Упругость воздуха в сосуде равна 97 кПа. После трех ходов откачивающего поршневого насоса упругость воздуха упала до 28,7 кПа. Определить отношение объемов сосуда и цилиндра насоса.
Ответ
23
Два баллона соединены трубкой с краном. В первом находится газ при давлении p = 105 Па, во втором — при p1 = 0,6·105 Па. Емкость первого баллона V1 = 1 л, второго — V2 = 3 л. Какое давление установится в баллонах (в мм рт. ст.), если открыть кран? Температура постоянная. Объемом трубки можно пренебречь.
Ответ
24
Три баллона емкостями V1 = 3 л, V2 = 7 л и V3 = 5 л наполнены соответственно кислородом (p1 = 2·105 Па), азотом (p2 = 3·105 Па) и углекислым газом (p3 = 6·104 Па), при одной и той же температуре. Баллоны соединяют между собой, причем образуется смесь той же температуры. Каково давление смеси?
Ответ
25
На гладком горизонтальном столе находится сосуд, разделенный перегородкой на две равные части. В одной части сосуда находится кислород, а в другой — азот. Давление азота вдвое больше давления кислорода. На сколько сдвинется сосуд, если перегородка станет проницаемой? Длина сосуда l = 20 см. Массой сосуда пренебречь. Процесс считать изотермическим.
Ответ
26
В цилиндре, закрытом легко подвижным поршнем массой m и площадью S, находится газ. Объем газа равен V. Каким станет объем газа, если цилиндр передвигать вертикально с ускорением: а) +a; б) -a? Атмосферное давление равно p0, температура газа постоянна.
Ответ
а) 
; б) 
.
27
Начертить графики изотермического, изобарического и изохорического процессов в идеальном газе в координатах p, V; p, T; V, T. Объяснить, почему коэффициент объемного расширения идеальных газов равен термическому коэффициенту давления.
28
На рисунке изображены две изотермы одной и той же массы газа.
1. Чем отличаются состояния газов, если газы одинаковы?
2. Чем отличаются газы, если температуры газов одинаковы?
29
Как менялась температура идеального газа — увеличивалась или уменьшалась — при процессе, график которого в координатах p, V изображен на рисунке.
30
При нагревании газа получен график зависимости давления от абсолютной температуры в виде прямой, продолжение которой пересекает ось p в некоторой точке выше (ниже) начала координат. Определить, сжимался или расширялся газ во время нагревания.
31
На рисунке дан график изменения состояния идеального газа в координатах p, V.
Представить этот круговой процесс (цикл) в координатах p, T и V, T, обозначив соответствующие точки.
32
Сколько ртути войдет в стеклянный баллончик объемом 5 см3, нагретый до t1 = 400 °С, при его остывании до t2 = 16 °С, если плотность ртути при t = 16 °С равна ρ = 13,6 г/см3?
33
При какой температуре находился газ, если при нагревании его на Δt = 22 °С при постоянном давлении объем удвоился? Для каких газов это возможно?
34
До какой температуры нужно нагреть воздух, взятый при t = 20 °С, чтобы его объем удвоился, если давление останется постоянным?
35
Определить, каким был бы коэффициент объемного расширения идеального газа, если бы за начальный объем его принимали объем не при t0 =0°С, а при t1 = 100 °С?
36
В цилиндре, площадь основания которого равна S = 100 см2, находится воздух при температуре t1 = 12 °С. Атмосферное давление p1 = 101 кПа. На высоте h1 = 60 см от основания цилиндра расположен поршень. На сколько опустится поршень, если на него поставить гирю массой m = 100 кг, а воздух в цилиндре при этом нагреть до t2 = 27 °С? Трение поршня о стенки цилиндра и вес самого поршня не учитывать.
37
Два одинаковых баллона, содержащие газ при t = 0 °С, соединены узкой горизонтальной трубкой диаметром d = 5 мм, посередине которой находится капелька ртути.
Капелька делит весь сосуд на два объема по V = 200 см3. На какое расстояние x переместится капелька, если один баллон нагреть на Δt = 2 °С, а другой на столько же охладить? Изменением объемов сосудов пренебречь.
38
Два одинаковых сосуда соединены трубкой, объемом которой можно пренебречь. Система наполнена газом и находится при абсолютной температуре T. Во сколько раз изменится давление в такой системе, если один из сосудов нагреть до абсолютной температуры T1, а другой поддерживать при прежней температуре T?
39
1. В горизонтально расположенном сосуде, разделенном легко подвижным поршнем, находятся с одной стороны от поршня m1 граммов кислорода, а с другой — m2 граммов водорода. Температуры газов одинаковы и равны T0. Каким будет отношение объемов, занимаемых газами, если температура водорода останется равной T0, а кислород нагреется до температуры T1?
2. Вертикально расположенный сосуд разделен на две равные части тяжелым теплонепроницаемым поршнем, который может скользить без трения. В верхней половине сосуда находится водород при температуре T и давлении p. В нижней части — кислород при температуре 2T. Сосуд перевернули. Чтобы поршень по-прежнему делил сосуд на две равные части, пришлось охладить кислород до температуры T/2. Температура водорода осталась прежней. Определить давление кислорода в первом и втором случаях.
40
На некоторой высоте давление воздуха p = 3·104 Па, а температура t = -43 0С. Какова плотность воздуха на этой высоте?
41
Определить давление кислорода, масса которого m = 4 кг, заключенного в сосуд емкостью V = 2 м3, при температуре t = 29 °С.
42
Определить удельный объем азота при температуре 27 °С и давлении p = 4,9·104 Па.
43
Определить массу кислорода, заключенного в баллоне емкостью V = 10 л, если при температуре t = 13 °С манометр на баллоне показывает давление p = 9·106 Па.
44
Какова разница в массе воздуха, заполняющего помещение объемом V = 50 м3, зимой и летом, если летом температура помещения достигает t1 = 40 °С, а зимой падает до t2 = 0 °С? Давление нормальное.
45
Сколько молекул воздуха выходит из комнаты объемом V0 = 120 м3 при повышении температуры от t1 = 15 °С до t2 = 25 °С? Атмосферное давление p0 = 105 Па.
46
Компрессор захватывает при каждом качании V0 = 4 л воздуха при атмосферном давлении p = 105 Па и температуре t0 = -3 °С и нагнетает его в резервуар емкостью V = 1,5 м3, причем температура воздуха в резервуаре держится около t1 = 45 °С. Сколько качаний должен сделать компрессор, чтобы давление в резервуаре увеличилось на Δp = 1,96·105 Па?
47
На весах установлены два одинаковых сосуда. Один заполнен сухим воздухом, другой — влажным (насыщенный водяными парами) при одинаковых давлениях и температурах. Какой из сосудов тяжелее?
48
По газопроводу течет углекислый газ при давлении p = 5·105 Па и температуре t = 17 °С. Какова скорость движения газа в трубе, если за τ = 5 мин через площадь поперечного сечения трубы S = 6 см2 протекает m = 2,5 кг углекислого газа?
49
Из баллона со сжатым водородом емкостью V = 10 л вследствие неисправности вентиля утекает газ. При температуре t1 = 7 °С манометр показывал p = 5·106 Па. Через некоторое время при температуре t2 = 17 °С манометр показал такое же давление. Сколько утекло газа?
50
Какая часть газа осталась в баллоне, давление в котором было равно p = 1,2·107 Па, а температура t = 27 °С, если давление упало до p1 = 105 Па? Баллон при этом охладился до t1 = -23 °С.
51
До какой температуры нужно нагреть запаянный шар, содержащий m = 17,5 г воды, чтобы шар разорвался, если известно, что стенки шара выдерживают давление 107 Па, а объем шара V = 1 л?
52
В цилиндре объемом V, заполненном газом, имеется предохранительный клапан в виде маленького цилиндрика с поршнем. Поршень упирается в дно цилиндра через пружину жесткости k.
При температуре T1 поршень находится на расстоянии l от отверстия, через которое газ выпускается в атмосферу. До какой температуры T2 должен нагреться газ в цилиндре, для того чтобы клапан выпустил часть газа в атмосферу? Площадь поршня S, масса газа в цилиндре m, его молярная масса µ. Объем цилиндрика клапана пренебрежимо мал по сравнению с объемом цилиндра.
53
В баллоне емкостью V = 110 л помещено m1 = 0,8 кг водорода и m2 = 1,6 кг кислорода. Определить давление смеси на стенки сосуда. Температура окружающей среды t = 27 °С.
54
В сосуде объемом 1 л заключено m = 0,28 г азота. Азот нагрет до температуры T = 1500 °С. При этой температуре α = 30% молекул азота диссоциировано на атомы. Определить давление в сосуде.
55
В сосуде находится смесь азота и водорода. При температуре T, когда азот полностью диссоциирован на атомы, давление равно p (диссоциацией водорода можно пренебречь). При температуре 2T, когда оба газа полностью диссоциированы, давление в сосуде 3p. Каково отношение масс азота и водорода в смеси?
56
Оболочка аэростата объемом