Сосуд с газом рисунок
1. Вспоминай формулы по каждой теме
2. Решай новые задачи каждый день
3. Вдумчиво разбирай решения
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.)
1) При первой открывании и закрывании кранов, в соответствии законам Дальтона и Бойля-Мариотта, установившееся давление во втором и третьем сосудах будет [dfrac{3p}{2}+dfrac{p}{2}=2p] 2) При втором открывании и закрывании, с учетом тех же законов, установившееся давление в первом и втором будет равно [dfrac{2p}{2}+dfrac{p}{2}=1,5p] 3) Так как объем сосуда не изменился, а температура по условию постоянна, то в соответствии закону Клайперона – Менделеева [pV=nu R T Rightarrow nu=dfrac{pV}{RT}] Знаменатель остался прежним, а числитель увеличился, значит и количество газа увеличилось.
Ответ:
Сжиженные газы с низкими температурами кипения хранят в открытых теплоизолированных резервуарах при нормальном давлении, с контактом с атмосферой. При таком хранении потери на испарение, отнесённые к единице массы сжиженного газа, уменьшаются при увеличении объёма сосуда. Объясните причины вышеизложенного, основываясь на известных физических законах и закономерностях.
1) Даже при хорошей теплоизоляции невозможно устранить полностью подвод тепла к сжиженным газам, значит, будет некоторое испарение вещества, потому что температура кипения таких газов ниже температуры атмосферы и существует теплопроводность.
2) Так как существует испарение, то в закрытых сосудах будет повышаться давление, что приведет к взрыву, поэтому газ хранят в открытых сосудах.
3) Подвод тепла к газу через стенки сосуда пропорционален площади стенок сосуда, а его масса пропорциональна объему. Объем же в свою очередь пропорционален кубу размеров сосуда. Поэтому с увеличением объема уменьшается испарение на единицу массы.
Ответ:
Чтобы вода в резервуаре быстрее закипела, источник тепла всегда помещают внизу. Желая охладить кастрюлю с горячей водой как можно быстрее, кастрюлю поставили на лёд. Является ли такой способ эффективным? Ответ поясните, указав какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.
Нет, неверно.
Нагреватель ставится внизу, потому что нагретые слои воды, как более легкие, поднимаются вверх и таким образом достигается наиболее эффективное перемешивание и нагревание всей воды (по такому же принципу работает батарея в комнате). При охлаждении же дело происходит как раз наоборот: более холодные слои воды, как более тяжелые, опускаются вниз. Поэтому если поместить холодильник внизу, то перемешивания не будет, и остывание будет идти очень долго. Для более быстрого охлаждения надо поместить лед сверху.
Ответ:
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.
1. Идеальный газ подчиняется закону Клапейрона–Менделеева: [pV=nu R T,] где (p) – давление газа, (V) – объем, (nu) – количество газа, (T) – температура газа в Кельвинах.
Выразим температуру [T=dfrac{pV}{nu R}] 2. Зафиксируем объем (V_0), при этом отношение температур равно [dfrac{T_I}{T_{II}}=dfrac{dfrac{pV_0}{nu_I R}}{dfrac{pV_0}{nu{II}R}}=dfrac{nu_{II}}{nu_{I}}>1] Значит количество газа во втором больше, чем количество газа в первом.
Ответ:
1 моль разреженного гелия участвует в циклическом процессе 1–2–3–4–1, график которого изображён на рисунке в координатах V–T, где V — объём газа, Т — абсолютная температура. Постройте график цикла в координатах p–V, где р — давление газа, V— объём газа. Опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики, объясните построение графика. Определите, во сколько раз работа газа в процессе 2–3 больше модуля работы внешних сил в процессе 4–1. 
Проанализируем процессы:
1–2: Процесс изохорный, по закону Шарля (dfrac{p}{T}=const), температура увеличилась в 3 раза, значит и давление увеличилось в 3 раза.
2–3: Процесс изобарный, по закону Гей–Люсака (dfrac{V}{T}=const) и объем и температура увеличились в 2 раза.
3–4: В процессе 3–4 газ изохорно уменьшил свою абсолютную температуру и давление в 3 раза.
4–1: Газ вернулся в первоначальное состояние Перестроим график цикла в координатах p–V (см. рисунок). 
Работа газа в процессе 2–3 равна [A_{23}=pDelta V=3p_(2V_0-V_0)=3p_0V_0] Работа внешних сил в процессе 4–1 равна [|A_{41}|=pDelta V=p_0(2V_0-V_0)=p_0V_0] Значит работа газа в процессе 2–3 в 3 раза больше работы внешних сил в процессе 4–1.
Ответ:
На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии (U) 2 моль идеального одноатомного газа от его давления p в процессе 1–2–3. Постройте график этого процесса на рисунке 2 в переменных (p—V). Точка, соответствующая состоянию 1, уже отмечена на этом рисунке. Построение объясните, опираясь на законы молекулярной физики. 
1. Проанализируем процессы:
1–2: Внутренняя энергия прямо пропорциональна температуре газа (U=dfrac{3}{2}nu R T ), значит в процессе 1–2 температура увеличивается, давление тоже увеличивается (по графику ). По основному газовому закону (dfrac{pV}{T}=const) объем будет постоянен. График будет представлять собой вертикальную прямую
2–3: В процессе 2–3 внутренняя энергия газа постоянна, а значит и температура постоянна (по пункту 1), давление увеличивается, значит, по основному газовому закону объем будет уменьшаться. График будет представлять гиперболу.
2. Построим график
Ответ:
На графике представлена зависимость давления неизменной массы идеального газа от его плотности. Опишите, как изменяются в зависимости от плотности температура и объём газа в процессах 1–2 и 2–3. 
1. Плотность находится по формуле: [rho=dfrac{m}{V} quad (1)] тогда уравнение Клайперона–Менделеева можно переписать в виде [pV=dfrac{m}{mu}RT Rightarrow p=dfrac{rho}{mu}RT, quad (2)] где (m) – масса газа, (V) – его объем, (T) – температура газа. 2. Процесс 1–2.
Плотность уменьшается при постоянном, в соответствии с формулой (1) объем будет увеличиваться, а температура будет увеличиваться в соответствии с формулой (2).
Процесс 2–3.
Плотность уменьшается вместе с давлением, причем давление уменьшается пропорционально плотности (p sim rho), а это означает, что температура газа постоянна, а по формуле (1) объем увеличивается.
Ответ:
Источник
Уроки по физике и астрономии
Для увлеченных
Боковая колонка
Контрольная работа № 2: «Давление твердых тел, жидкостей и газов».
Вариант I
ЧАСТЬ А:
Выберите один верный ответ.
- Бруски, изображенные на рисунке, имеют одинаковые размеры и массы. В каких случаях бруски оказывают одинаковое давление на стол?
1) А и Б; 2) Б и В; 3) А, Б и В; 4) А и В
- На газ, заключенный в сосуде, поршнем оказано дополнительное давление 10 кПа. Чему равны избыточные давление газа в точках А и Б?
1) в точке А — 7,5 кПа, в точке Б — 2,5 кПа
2) в точке А — 5 кПа, в точке Б — 5 кПа
3) в точке А — 10 кПа, в точке Б — 0 кПа
4) в точке А — 10 кПа, в точке Б — 10 кПа
- К сосуду с газом прикреплен манометр (рисунок). Чему равно давление газа в сосуде, если атмосферное давление равно 100 кПа?
1) 33 кПа; 2) 167 кПа; 3) 67 кПа; 4) 172 кПа
- Ртутным барометром измеряют атмосферное давление на вершине горы и в шахте.
1) атмосферное давление ниже нормального, барометр находится на вершине горы
2) атмосферное давление выше нормального, барометр находится на вершине горы
3) атмосферное давление ниже нормального, барометр находится в шахте
4) атмосферное давление выше нормального, барометр находится в шахте
- В сосуды налита одинаковая жидкость. В каком сосуде жидкость оказывает наибольшее давление на дно?
4) во всех сосудах давление на дно одинаково
- В сообщающиеся сосуды налиты вода, керосин и ртуть. Жидкости находятся в равновесии. В каком сосуде налита вода?
1) в А и Б; 2) в Б; 3) в А и В; 4) в В
- На графике представлена зависимость давления морской воды от глубины погружения для трех морей. В каком море плотность воды наибольшая?
4) во всех морях плотность воды одинаковая
ЧАСТЬ В
- Прочитайте текст и, согласуя его с рисунком, установите соответствия букв А, Б и В в тексте с цифрами на рисунке. Запишите ответ в виде последовательности цифр в порядке их упоминания в тексте.
Барометр-анероид представляет собой герметически закрытую металлическую коробочку А. Воздух из коробочки откачан. Для того чтобы ее не раздавило, поверхность коробочки делают волнистой. С ней соединяют стальную пружину 4, которая в данном случае имеет форму пластины.
Один конец пружины соединен со стрелкой Б с помощью специального устройства В, обеспечивающего его подвижность. При увеличении атмосферного давления концы пружины сближаются, и стрелка поворачивается, а ее конец перемещается вправо по шкале 3. При уменьшении атмосферного давления концы пружины удаляются друг от друга, и конец стрелки перемещается влево по шкале.
- Масса трактора 15 т. Какое давление производит трактор на почву, если площадь опоры его гусениц 1,5 м 2 ? Ответ выразить в кПа.
- Определить высоту водонапорной башни; если давление на стенки труб у ее основания 420 кПа.
ЧАСТЬ С
- Из какого материала сделана стена высотой 2,6 м, если она оказывает давление на почву 20,8 кПа?
ТАБЛИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
| Наименование | обозначение | множитель | наименование | обозначение | множитель |
| гига | Г | 10 9 | санти | с | 10 -2 |
| мега | М | 10 6 | мили | м | 10 -3 |
| кило | к | 10 3 | микро | мк | 10 -6 |
| гекто | г | 10 2 | нано | н | 10 -9 |
| деци | д | 10 -1 | пико | п | 10 -12 |
Константы (численные значения приведены с точностью, необходимой для получения правильного ответа)
Ускорение свободного падения на Земле g = 10 м/с 2
| алюминий | 2700 | латунь | 8400 | ртуть | 13600 | стекло | 2500 |
| бензин | 710 | лед | 900 | свинец | 11300 | фарфор | 2000 |
| бетон | 2200 | масло | 900 | сосна | 400 | цинк | 7100 |
| вода | 1000 | медь | 8900 | спирт | 800 | чугун | 7000 |
| гранит | 2600 | молоко | 1030 | сталь | 7800 | пробка | 250 |
| древесина | 400 | мрамор | 2700 | нефть | 800 | парафин | 900 |
| дуб | 800 | железо | 7800 | олово | 7300 | керосин | 800 |
| кирпич | 1600 |
Вариант II
ЧАСТЬ А:
Выберите один верный ответ.
- Бруски, изображенные на рисунке, имеют одинаковые размеры и массы. В каком случае бруски оказывают минимальное давление на стол?
1) А; 2) Б; 3) В; 4) во всех случаях давление одинаково
- Газ в сосуде сжимают поршнем. Газ передает избыточное давление поршня
- без изменения в направлении действия поршня
- без изменения только в направлении дна сосуда
- без изменения во всех направлениях
- во всех направлениях с уменьшением по мере удаления от поршня.
- К сосуду с газом прикреплен манометр (рисунок). Чему равно давление газа в сосуде, если атмосферное давление равно 100 кПа?
1) 20,8 кПа; 2) 28 кПа; 3) 72 кПа; 4) 128 кПа
- Барометром измеряют атмосферное давление на вершине горы и в шахте. Согласно показаниям
1) атмосферное давление меньше нормального, барометр находится на вершине горы
2) атмосферное давление больше нормального, барометр находится на вершине горы
3) атмосферное давление меньше нормального, барометр находится в шахте
4) атмосферное давление больше нормального, барометр находится в шахте
- В сосуды налиты разные жидкости. В каком сосуде жидкость оказывает наименьшее давление на дно?
- в первом
- во втором
- в третьем
- во всех сосудах давление жидкости на дно одинаково
- В левом колене сосуда налита вода. До какого уровня нужно налить воду в правое колено сообщающихся сосудов, чтобы перегородка К осталась неподвижной?
- до уровня А
- до уровня Б
- до уровня В
- до уровня Г
- На графике представлена зависимость давления воды от глубины погружения в озере. Определить давление воды на глубине 25 м.
1) 150 Па; 2) 250 Па; 3) 200 кПа; 4) 250 кПа
ЧАСТЬ В
- Прочитайте текст и, согласуя его с рисунком, установите соответствия букв А, Б и В в тексте с цифрами на рисунке. Запишите ответ в виде последовательности цифр в порядке их упоминания в тексте.
Гидравлический пресс состоит из двух цилиндров с соответственно большим и малым поршнями. Поршень 5 в цилиндре 3 приводится в движение рукояткой.
При движении поршня 5 вверх в цилиндр 3 входит масло из внешнего сосуда. При движении поршня вниз масло из цилиндра 3 перетекает в цилиндр А.
Большой поршень Б, поднимаясь вверх, перемещает прикрепленную к нему платформу 6, на которую помещают обрабатываемый материал. Материал при этом сдавливается между платформой 6 и неподвижной платформой В.
- Мраморная колонна массой 500 т имеет площадь основания 12,5 м 2 . Определить давление колонны на опору. Ответ выразить в кПа.
- Жидкость, налитая в цилиндрический сосуд до высоты 0,3 м, производит давление на дно 2130 Па. Определить плотность жидкости.
ЧАСТЬ С
- Какой наибольшей высоты можно сделать каменную кладку, чтобы она не разрушилась под действием собственного веса? Разрушающее давление для камня 4000 кПа. Плотность камня 2500 кг/м 3 .
ТАБЛИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
| Наименование | обозначение | множитель | наименование | обозначение | множитель |
| гига | Г | 10 9 | санти | с | 10 -2 |
| мега | М | 10 6 | мили | м | 10 -3 |
| кило | к | 10 3 | микро | мк | 10 -6 |
| гекто | г | 10 2 | нано | н | 10 -9 |
| деци | д | 10 -1 | пико | п | 10 -12 |
Константы (численные значения приведены с точностью, необходимой для получения правильного ответа)
Ускорение свободного падения на Земле g = 10 м/с 2
| алюминий | 2700 | латунь | 8400 | ртуть | 13600 | стекло | 2500 |
| бензин | 710 | лед | 900 | свинец | 11300 | фарфор | 2000 |
| бетон | 2200 | масло | 900 | сосна | 400 | цинк | 7100 |
| вода | 1000 | медь | 8900 | спирт | 800 | чугун | 7000 |
| гранит | 2600 | молоко | 1030 | сталь | 7800 | пробка | 250 |
| древесина | 400 | мрамор | 2700 | нефть | 800 | парафин | 900 |
| дуб | 800 | железо | 7800 | олово | 7300 | керосин | 800 |
| кирпич | 1600 |
Вариант III
ЧАСТЬ А:
Выберите один верный ответ.
- Бруски, изображенные на рисунке, имеют одинаковые размеры и массы. В каком случае бруски оказывают минимальное давление на стол?
1) А; 2) Б; 3) В; 4) во всех случаях давление одинаково
- На газ, заключенный в сосуде, поршнем оказано дополнительное давление 20 кПа. Чему равны избыточные давление газа в точках А и Б?
1) в точке А — 15 кПа, в точке Б — 5 кПа
2) в точке А — 5 кПа, в точке Б — 15 кПа
3) в точке А — 10 кПа, в точке Б — 10 кПа
4) в точке А—20 кПа, в точке Б—20 кПа
- К сосуду с газом прикреплен манометр (рисунок). Чему равно давление газа в сосуде, если атмосферное давление равно 100 кПа?
1) 8 кПа; 2) 16 кПа; 3) 108 кПа; 4) 116 кПа
- Ртутным барометром измеряют атмосферное давление в шахте и на вершине горы. Согласно показаниям
1) атмосферное давление выше нормального, барометр находится на вершине горы
2) атмосферное давление ниже нормального, барометр находится на вершине горы
3) атмосферное давление ниже нормального, барометр находится в шахте
4) атмосферное давление выше нормального, барометр находится в шахте
- В сосуде с водой в указанных точках сделаны отверстия. Из какого отверстия вода будет вытекать под наибольшим давлением?
1) А; 2) Б; 3) В; 4) из всех отверстий под одинаковым давлением
- В первом колене сообщающихся сосудов налита вода, во втором — бензин. До какого уровня (примерно) поднимется нефть, налитая в третье колено?
- до уровня А
- до уровня Б
- до уровня В
- до уровня Г
- На графике представлена зависимость давления морской воды от глубины погружения для трех морей. В каком море плотность воды наименьшая?
1) в первом; 2) во втором;
3) в третьем; 4) во всех морях соленость воды одинаковая
ЧАСТЬ В
- Прочитайте текст и, согласуя его с рисунком, установите соответствия букв А, Б и В в тексте с цифрами на рисунке. Запишите ответ в виде последовательности цифр по порядку их упоминания в тексте.
Основная часть металлического манометра — согнутая в дугу металлическая трубка 1, один конец которой закрыт. Другой конец трубки посредством крана А сообщается с сосудом, в котором измеряют давление. При увеличении давления трубка разгибается, и движение закрытого конца ее при помощи рычага Б и зубчатки 3 передается стрелке В, движущейся над шкалой прибора. При уменьшении давления трубка, благодаря своей упругости, возвращается в прежнее положение, а стрелка к нулевому делению шкалы.
Решите задачи.
- Трактор массой 10 т имеет площадь опоры гусениц 2,5 м 2 . Определить давление, производимое этим трактором на почву. Ответ выразить в кПа.
- Чему равна высота воды в водонапорной башне, если давление воды у ее основания 240 кПа?
ЧАСТЬ С
- Мраморная колонна оказывает на фундамент давление 216 кПа. Определить высоту колонны.
ТАБЛИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
| Наименование | обозначение | множитель | наименование | обозначение | множитель |
| гига | Г | 10 9 | санти | с | 10 -2 |
| мега | М | 10 6 | мили | м | 10 -3 |
| кило | к | 10 3 | микро | мк | 10 -6 |
| гекто | г | 10 2 | нано | н | 10 -9 |
| деци | д | 10 -1 | пико | п | 10 -12 |
Константы (численные значения приведены с точностью, необходимой для получения правильного ответа)
Ускорение свободного падения на Земле g = 10 м/с 2
| алюминий | 2700 | латунь | 8400 | ртуть | 13600 | стекло | 2500 |
| бензин | 710 | лед | 900 | свинец | 11300 | фарфор | 2000 |
| бетон | 2200 | масло | 900 | сосна | 400 | цинк | 7100 |
| вода | 1000 | медь | 8900 | спирт | 800 | чугун | 7000 |
| гранит | 2600 | молоко | 1030 | сталь | 7800 | пробка | 250 |
| древесина | 400 | мрамор | 2700 | нефть | 800 | парафин | 900 |
| дуб | 800 | железо | 7800 | олово | 7300 | керосин | 800 |
| кирпич | 1600 |
Вариант IV
ЧАСТЬ А:
Выберите один верный ответ.
- Бруски, изображенные на рисунке, имеют одинаковые размеры и массы. В каких случаях бруски оказывают одинаковое давление на стол?
4) во всех случаях давление одинаково
- На газ, заключенный в сосуде, поршнем оказано дополнительное давление. Избыточное давление на левую стенку оказалось равным 50 кПа. Чему равны избыточные давление газа на правую и нижнюю стенки сосуда?
1) на правую 50 кПа, на нижнюю 0 кПа
2) на правую 0 кПа, на нижнюю 50 кПа
3) на правую 50 кПа, на нижнюю 50 к Па
4) на правую 50 кПа, на нижнюю 75 кПа
- К сосуду с газом прикреплен манометр (рисунок). Чему равно давление газа в сосуде, если атмосферное давление равно 100 кПа?
1) 1,3 кПа; 2) 2,6 кПа; 3) 97,4 кПа; 4) 102,6 кПа
- Барометром измеряют атмосферное давление в шахте и на вершине горы. Согласно показаниям
1) атмосферное давление меньше нормального, барометр находится на вершине горы
2) атмосферное давление больше нормального, барометр находится на вершине горы
3) атмосферное давление меньше нормального, барометр находится в шахте
4) атмосферное давление больше нормального, барометр находится в шахте
- На рисунке показан рельеф дна озера. В какой из указанных точек давление воды наименьшее?
1) А; 2) Б; 3) В; 4) во всех точках давление одинаково
- В сообщающихся сосудах налиты вода, спирт и бензин. Жидкости находятся в равновесии. В каком колене находится спирт?
1) в колене А; 2) в колене Б; 3) в колене В; 4) в коленах А и В
- На графике представлена зависимость давления воды от глубины погружения в озере. На какой глубине давление воды будет равно 250 кПа?
1) 15 м; 2) 20 м; 3) 25 м; 4) 30 м
ЧАСТЬ В
- Прочитайте текст и, согласуя его с рисунком, установите соответствия букв А, Б и В в тексте с цифрами на рисунке. Запишите ответ в виде последовательности цифр по порядку их упоминания в тексте.
Всасывающий насос для подъема воды из колодца состоит из цилиндра 1, внутри которого перемещается поршень А. При движении поршня вверх давление под ним уменьшается, и вода из колодца под действием атмосферного давления поднимается по трубе 5. Она открывает нижний клапан Б и поступает в цилиндр под поршень.
При перемещении поршня вниз нижний клапан закрывается, открывается верхний клапан 3, и вода, заполняющая часть цилиндра, набирается над поршнем. После этого поршень вновь движется вверх, и столб воды над ним сливается через трубу В наружу, а пространство под поршнем вновь заполняется водой.
- Каток массой 6 т имеет площадь опоры 0,2 м 2 . Какое давление оказывает каток на почву? Ответ выразить в кПа.
- В сосуд налили жидкость до высоты 0,4 м. Определить плотность жидкости, если давление, оказываемое ею на дно сосуда равно 4500 Па.
ЧАСТЬ С
- Кирпич разрушается при давлении 6000 кПа. Разрушится ли башня из кирпича высотой 334 м?
ТАБЛИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
| Наименование | обозначение | множитель | наименование | обозначение | множитель |
| гига | Г | 10 9 | санти | с | 10 -2 |
| мега | М | 10 6 | мили | м | 10 -3 |
| кило | к | 10 3 | микро | мк | 10 -6 |
| гекто | г | 10 2 | нано | н | 10 -9 |
| деци | д | 10 -1 | пико | п | 10 -12 |
Константы (численные значения приведены с точностью, необходимой для получения правильного ответа)
Ускорение свободного падения на Земле g = 10 м/с 2
Источник
Источник