В сосуде объемом находится идеальный газ под давлением
В сосуде объемом находится идеальный газ под давлением
В сосуде под подвижным поршнем, который может скользить без трения, находится идеальный газ массой m при температуре Т. Массу газа увеличили в 2 раза, а температуру уменьшили в 3 раза. Как изменяются при этом давление газа и внутренняя энергия газа под поршнем?
Для каждой величины подберите соответствующий характер изменения:
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Давление газа | Внутренняя энергия газа |
Запишем уравнение Менделеева — Клапейрона:
откуда Внутренняя энергия газа равна значит, при увеличении массы в два раза и уменьшении температуры в три раза внутренняя энергия газа уменьшится на треть. Поршень подвижный, поэтому давление под поршнем равно давлению снаружи, значит, давление не изменяется.
Объясните, пожалуйста, что обозначается за «i» в формуле внутренней энергии газа?
— количество степеней свободы молекул газа.
В сосуде под поршнем находится водяной пар. Объём пространства под поршнем уменьшили в 4 раза при постоянной температуре, при этом давление пара увеличилось в 2 раза. Какой была относительная влажность (в процентах) в начальном состоянии?
При уменьшении объёма в 2 раза, давление увеличилось в 2 раза, а также увеличилась и плотность. Так как при дальнейшем изменении объёма (уменьшении его объёма ещё в 2 раза) давление не менялось, это означает, что пар стал насыщенным, а давление насыщенного пара от изменения объёма не зависит. Таким образом, 100% : 2 = 50%.
Два сосуда заполнены идеальными газами: в первом сосуде находится кислород при температуре +47 °С, во втором — азот при температуре +164,5 °С. Определите, во сколько раз среднеквадратичная скорость хаотического движения молекул азота больше среднеквадратичной скорости хаотического движения молекул кислорода.
Среднеквадратичная скорость молекул (атомов) идеального газа, согласно основному уравнению молекулярно-кинетической теории газов и определению температуры, равна
Найдем отношение среднеквадратичные скорости азота и кислорода
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. Объём сосуда, в котором находится газ, равен
Используя уравнение Менделеева — Клапейрона
где — количество молей, получаем:
В закрытом сосуде объёмом 20 литров находится 0,2 моль кислорода. Давление газа в сосуде равно 100 кПа. Чему равна среднеквадратичная скорость молекул этого газа? Ответ округлите до целого числа.
Запишем основное уравнение МКТ газа:
Молярная масса кислорода равна M = 0,032 кг/моль. Найдем среднеквадратичная скорость молекул газа:
Имеется два сосуда, заполненных идеальными газами: в первом сосуде находится кислород при температуре 47 °С, во втором — азот при температуре 164,5 °С. Определите, на какую величину среднеквадратичная скорость хаотического движения молекул азота больше среднеквадратичной скорости хаотического движения молекул кислорода. Ответ выразите в м/с и округлите до целого числа.
Среднеквадратичная скорость молекул (атомов) идеального газа, согласно основному уравнению молекулярно-кинетической теории газов и определению температуры, равна
Найдём, на сколько отличаются среднеквадратичные скорости кислорода и азота
средняя квадратичная скорость движения молекулы равна v=√(3kt/m)
В закрытом сосуде с жёсткими стенками находится кислород при некоторой температуре и давлении 55,5 кПа. Концентрация молекул кислорода 5,4·10 25 1/м 3 . В этот сосуд добавляют азот при такой же температуре. Концентрация молекул азота в сосуде становится равной 7,2·10 25 1/м 3 . Чему равно парциальное давление азота в этом сосуде? Ответ выразите в кПа и округлите до целого числа.
Основное уравнение МКТ связывает макроскопические параметры (давление, объём, температура) термодинамической системы с микроскопическими (масса молекул, средняя скорость их движения)
где
— концентрация молекул газа.
Найдём температуру кислорода, которая по условию также равна температуре азота
Парциальное давление азота тогда равно
Цилиндрический сосуд разделён неподвижной теплоизолирующей перегородкой. В одной части сосуда находится кислород, в другой — водород, концентрации газов одинаковы. Давление кислорода в 2 раза больше давления водорода. Чему равно отношение средней кинетической энергии молекул кислорода к средней кинетической энергии молекул водорода?
Запишем соотношение между давлением и средней кинетической энергий молекул:
где — концентрация газа.
При условии равенства концентраций кислорода и водорода получим отношение средних кинетических энергий:
Источник
В сосуде объемом находится идеальный газ под давлением
Абсолютная влажность воздуха, находящегося в цилиндрическом сосуде под поршнем, равна
Температура газа в сосуде равна 100 °С. Как и во сколько раз требуется изотермически изменить объем сосуда для того, чтобы на его стенках образовалась роса?
1) уменьшить приблизительно в 2 раза
2) увеличить приблизительно в 20 раз
3) уменьшить приблизительно в 20 раз
4) увеличить приблизительно в 2 раза
Абсолютная влажность воздуха — это физическая величина, показывающая массу водяных паров, содержащихся в 1
воздуха. Другими словами, это плотность водяного пара в воздухе. На стенках сосуда при изотермическом изменении объема начнет образовываться роса после того, как пар достигнет состояния насыщения. Для этого пар надо сжимать. Как известно, кипение начинается, когда давление насыщенных паров сравнивается с внешним давлением. Таким образом, давление насыщенных паров при 100 °С равно нормальному атмосферному давлению, то есть порядка
Вычислим парциальное давление паров воды. Водяной пар подчиняется уравнению состояния идеального газа:
Определим сперва, какое давление имеет пар до начала сжатия:
При изотермическом сжатии выполняется закон Бойля-Мариотта:
Поэтому объем надо уменьшить в
Источник
В сосуде объемом находится идеальный газ под давлением
Под поршнем массой m = 10 кг и площадью S = 50 см 2 в сосуде находится газ. Сосуд сначала неподвижен. Затем сосуд начинают поднимать горизонтально вверх с ускорением a = 1 м/c. Когда поршень стал неподвижен относительно сосуда, высота столба газа в сосуде уменьшилась на 5 %. Найдите внешнее давление.
Газ разреженный, поэтому его моно считать идеальным.
I.
II.
Запишем отношения объёмов до и после движения сосудов:
По уравнению Менделеева-Клапейрона: Откуда:
В цилиндрическом сосуде под массивным поршнем находится газ. Поршень не закреплён и может перемещаться в сосуде без трения (см. рисунок). В сосуд закачивается ещё такое же количество газа при неизменной температуре. Как изменятся в результате этого давление газа и концентрация его молекул?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Давление газа | Концентрация Поскольку поршень не закреплён, то давление газа равно сумме атмосферного давления и давления поршня, а значит, оно не зависит от количества вещества газа. Давление газа не изменится. По условию температура неизменна, значит, из уравнения состояния идеального газа заключаем, что концентрация молекул газа тоже не изменится. В вертикальном цилиндрическом сосуде под подвижным поршнем массой М, способным скользить без трения вдоль стенок сосуда, находится идеальный газ. Газу сообщают некоторое количество теплоты. Как в этом процессе изменяются следующие физические величины: внутренняя энергия газа, средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул газа, концентрация молекул?
|
Источник