Во время опыта давление воздуха в сосуде

Во время опыта давление воздуха в сосуде

В работе используется стеклянный баллон (рис.4.6), который соединен с манометром и может посредством крана соединяться с атмосферой. Разность между давлением воздуха в сосуде и атмосферным давлением измеряется открытым жидкостным манометром, одно колено которого соединено с баллоном.

Обозначим атмосферное давление во время опыта , абсолютную температуру воздуха в комнате , объем газа , а массу газа в сосуде . Если насосом накачать в сосуд небольшое количество воздуха, давление в сосуде повысится.

При любой массе газа он занимает в сосуде весь объем . При накачивании или выпускании воздуха масса его в сосуде меняется, и уравнения изопроцессов становятся непригодными. Но они сохраняют свой вид, если вместо объемов в них подставлять удельный объем . Объем сосуда остается неизменным, поэтому увеличение массы газа в сосуде приводит к уменьшению удельного объема газа.

При помощи насоса в сосуд накачивается некоторое количество газа массы , занимающего некоторый объем . Его удельный объем .

При накачивании внешними силами совершается работа. Если накачивать газ быстро, то теплообменом газа с окружающей средой через стенки можно пренебречь и считать процесс адиабатическим. За счет работы внешних сил увеличится внутренняя энергия газа, он нагреется до температуры T_o$»>, а давление его станет равным . Процесс накачивания изображен на рис.4.7 кривой . По оси абсцисс отложены удельные объемы.

После прекращения накачивания неизменная масса изохорически охлаждается до комнатной температуры зa счет теплообмена. Из-за малой теплопроводности стекла это продолжается минуты. Изохорический процесс на рис.4.7 изображен прямой . В конце изохорического процесса устанавливается второе состояние газа с давлением , температурой и удельным объемом .

Здесь – избыточное над внешним давление газа, измеряемое манометром во втором состоянии, то есть после накачивания и установления равновесного состояния газа в баллоне.

Если теперь на короткое время открыть кран, часть газа выйдет из сосуда, давление его станет равным атмосферному, а температура газа в сосуде понизится. Этот процесс можно считать адиабатическим вследствие быстроты ( ). Состояние газа при открытом кране является третьим состоянием и характеризуется параметрам , , , причем , а , ( – масса газа, оставшегося в сосуде).

После этого в течение минут происходит нагревание газа в сосуде за счет теплообмена, пока температура не сравняется с комнатной, давление газа при этом возрастает. Новое установившееся состояние является четвертым и описывается параметрами , , . При этом . Здесь – избыточное над внешним давление, измеряемое после того, как кран закрыт и снова наступило равновесное состояние газа. Графики описанных процессов изображены на рис.4.7. Пунктирные кривые – изотермы.

Для вывода расчетной формулы рассмотрим часть графика, а именно участки и и учтем, что точки 2 и 4 лежат на одной изотерме. Переход из второго состояния в третье происходит адиабатически, для него справедливо уравнение Пуассона:

Процесс на участке изохорический, а точки 2 и 4 лежат на одной изотерме, поэтому можно применить уравнение Бойля – Мариотта для удельных объемов:

Источник

Во время опыта давление воздуха в сосуде

В сосуде с небольшой трещиной находится воздух. Воздух может медленно просачиваться сквозь трещину. Во время опыта объем сосуда уменьшили в 4 раза, давление воздуха в сосуде увеличилось тоже в 4 раза, а его абсолютная температура увеличилась в 1,5 раза. Каково изменение внутренней энергии воздуха в сосуде? (Воздух считать идеальным газом.)

Внутренняя энергия газа пропорциональна его температуре и количеству вещества (газа) в сосуде:

Согласно уравнению Клапейрона – Менделеева, Следовательно, Согласно условию задачи, p возросло в 4 раза, а V уменьшилось в 4 раз. Следовательно, U не изменилось.

Ответ: внутренняя энергия воздуха в сосуде не изменилась.

В решении рассматривается случай, когда температура не изменяется, а по задаче температура увеличилась в 1,5 раза.

Тем­пе­ра­ту­ра уве­ли­чи­лась в 1,5 раза, но при этом количество вещества в сосуде

уменьшилось в 1,5 раза.

Источник

Во время опыта давление воздуха в сосуде

В закрытом сосуде находится идеальный газ. Как при охлаждении сосуда с газом изменятся величины: давление газа, его плотность и внутренняя энергия?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

3) не изменилась.

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

Идеальный газ в сосуде охлаждается изохорно. Следовательно, согласно закону Шарля

давление газа уменьшается. Плотность газа не изменяется, так как объем, занимаемый газом и его количество не меняются. Внутренняя энергия фиксированного количества идеального газа зависит только от температуры. При понижении температуры внутренняя энергия идеального газа уменьшается

Здравствуйте я пиши не ради того чтобы узнать ответ на вопрос или сообщить об ошибки , а о том на сколько я признателен вам и этому сайту за проделанную работу , благодаря вашему сайту мои знания в области физики значительно стали лучше и за это вам огромное спасибо. Спасибо что вы есть !!(Я не знал куда написать слова благодарности поэтому и написал в коментарий под данной задачей )

Спасибо за то что вы делаете эту работу и помогаете простым школьникам вроде меня , Большое спасибо .

Очень приятно. А в целом, тут заготовлен целый раздел для приема благодарностей, называется «Сказать спасибо!»

Но всегда очень приятно натолкнуться на подобные сообщения.

в формуле U=(i/2)vRT, что значит символ i?

– число степеней свободы

Извините но плотность газа обратна пропорциональна температуре и прямо пропорциональна давлению по формуле:

Р =давление *на молярную массу / R T

Сама плотность, есть отношение массы и объема, объем не изменился.

В сосуде с небольшой трещиной находится воздух. Воздух может медленно просачиваться сквозь трещину. Во время опыта объем сосуда уменьшили в 4 раза, давление воздуха в сосуде увеличилось тоже в 4 раза, а его абсолютная температура увеличилась в 1,5 раза. Каково изменение внутренней энергии воздуха в сосуде? (Воздух считать идеальным газом.)

Внутренняя энергия газа пропорциональна его температуре и количеству вещества (газа) в сосуде:

Согласно уравнению Клапейрона – Менделеева, Следовательно, Согласно условию задачи, p возросло в 4 раза, а V уменьшилось в 4 раз. Следовательно, U не изменилось.

Ответ: внутренняя энергия воздуха в сосуде не изменилась.

В решении рассматривается случай, когда температура не изменяется, а по задаче температура увеличилась в 1,5 раза.

Тем­пе­ра­ту­ра уве­ли­чи­лась в 1,5 раза, но при этом количество вещества в сосуде

уменьшилось в 1,5 раза.

В сосуде под поршнем находится ненасыщенный пар. Его можно перевести в насыщенный,

1) изобарно повышая температуру

2) добавляя в сосуд другой газ

3) увеличивая объем пара

4) уменьшая объем пара

Давление и концентрация насыщенного пара каждого вещества зависят только от температуры. Чем больше температуры, тем больше эти величины. Таким образом, повышая температуру ненасыщенного пара при постоянном давлении последнего насыщенным его не сделать. Добавление в сосуд другого газа также никак не сказывается на насыщенности пара, поскольку его парциальное давление при этом не изменяется. Единственный подходящий способ (из предложенных) – это уменьшение объема. Концентрация пара при этом будет увеличиваться и при достаточном сжатии может достигнуть значения, соответствующего концентрации насыщенного пара при заданной температуре.

При уменьшении объема пара, его масса будет уменьшаться и превращаться в жидкость (конденсация). При таком раскладе, пар в какой-то определенный момент будет находится в динамическом равновесии, т.е будет насыщенным.

Можно ли так рассуждать? Заранее благодарю.

Рассуждение почти правильное. При уменьшении объема масса будет уменьшаться не сразу. Конденсация начнет наблюдаться только после того, как газ станет из ненасыщенного насыщенным.

В цилиндрическом сосуде под поршнем находится газ. Поршень может перемещаться в сосуде без трения. На дне сосуда лежит стальной шарик (см. рисунок). Из сосуда выпускается половина газа при неизменной температуре. Как изменится в результате этого объём газа, его давление и действующая на шарик архимедова сила?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

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

В процессе выпускания газа поршень будет перемещаться, но в начальном и конечном состояниях (до и после выпускания газа) поршень покоится, а значит, полная сила, действующая на него, равна нулю. Отсюда делаем вывод, что давление не изменяется, т. к.

Считая газ идеальным, применяем к нему закон Менделеева – Клапейрона:

Поскольку давление не изменилось, температура постоянна, а масса газа уменьшилось вдвое, объём газа также уменьшился вдвое.

Сила Архимеда определяется плотностью среды, в которую помещено тело

Т. к. число частиц в сосуде уменьшилось вдвое и объём уменьшился вдвое, концентрация, а значит, и плотность газа не изменились. Таким образом, сила Архимеда, действующая на шар, не изменилась.

Но т.к. V газа уменьшился, Fарх тоже должна уменьшиться? И по поводу давления газа: PV/T(закон), T=const, V уменьшается, следовательно P увеличивается, объясните пж., в чём я ошибся?

В формуле для силы Архимеда стоит объём тела (шара), а не газа.

Закон PV/T=const выполняется при постоянном количестве газа, а в этой задаче количество газа изменяется.

В цилиндрическом сосуде под поршнем находится газ. Поршень может перемещаться в сосуде без трения. На дне сосуда лежит стальной шарик (см. рисунок). В сосуд закачивается ещё такое же количество газа при неизменной температуре. Как изменится в результате этого объём газа, его давление и действующая на шарик архимедова сила?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

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

В начальном и конечном состояниях поршень покоится, а значит, полная сила, действующая на него, равна нулю. Отсюда делаем вывод, что давление не изменяется (

).

Для газа в сосуде выполняется уравнение состояния Клапейрона – Менделеева:

Увеличение количества вещества газа при неизменных температуре и давлении приведет к увеличению объема.

Сила Архимеда определяется плотностью среды, в которую помещено тело (

). Поскольку плотность газа не изменяется сила Архимеда не изменяется.

В условии задачи не сказано, что поршень покоится в начальном и конечном состоянии

Поршень будет иметь устойчивое положение равновесия. Именно об этом и идет речь в решении. А в процессе перехода из начального положения в конечное позиция поршня изменяется

В сосуде с небольшой трещиной находится воздух. Воздух может медленно просачиваться сквозь трещину. Во время опыта объем сосуда уменьшили в 8 раз, давление воздуха в сосуде увеличилось в 2 раза, а его абсолютная температура увеличилась в 1,5 раза. Каково изменение внутренней энергии воздуха в сосуде? (Воздух считать идеальным газом.)

Внутренняя энергия газа пропорциональна его температуре и количеству вещества (газа) в сосуде:

Согласно уравнению Клапейрона – Менделеева, Следовательно, Согласно условию задачи, p возросло в 2 раза, а V уменьшилось в 8 раз. Следовательно, U уменьшилась в 4 раза.

Ответ: внутренняя энергия воздуха в сосуде уменьшилась в 4 раза.

Критерии оценки выполнения задания

Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы:

1) верно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;

2) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ (включая единицы измерения). При этом допускается решение «по частям» (с промежуточными вычислениями).

Представленное решение содержит п.1 полного решения, но и имеет один из следующих недостатков:

– в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущена ошибка;

– необходимые математические преобразования и вычисления логически верны, не содержат ошибок, но не закончены;

– не представлены преобразования, приводящие к ответу, но записан правильный числовой ответ или ответ в общем виде;

– решение содержит ошибку в необходимых математических преобразованиях и не доведено до числового ответа.

Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев:

– представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа;

– в решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

– в ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла.

в условии задачи сказано что температура увеличилась в 1,5 раза!поэтому внутренняя энергия никак не могла уменьшиться в 4 раза.она вообще не могла уменьшиться,так как температура увеличилась!

Вы забываете, что внутренняя энергия содержимого сосуда зависит не только от температуры, но и от количества вещества. В результате проведенных действий часть воздуха выходит, поэтому внутренняя энергия уменьшается.

Я выразил ню как масса разделить на молярную массу,масса m = плотность * V.

из всего этого получилось, что

U= 3/2*плотность*V*R*T/молярную массу. получается зависит только от объема и температуры. разве не правильно?

Плотность газа – величина не постоянная, она зависит и от количества вещества, и от занимаемого им объема, поэтому действовать так, как Вы предлагаете, нельзя.

В сосуде под поршнем находится 3 моля гелия. Что произойдет с давлением газа на стенки сосуда, температурой и объемом газа при его изотермическом расширении?

К каждому элементу первого столбца подберите соответствующий элемент из второго и внесите в строку ответов выбранные цифры под соответствующими буквами.

А) Давление газа

Б) Температура газа

Изотермическим называется процесс при постоянной температуре. Следовательно, температура газа останется неизменной (Б – 3). Поскольку газ расширяется в сосуде, его объем увеличивается (В – 1). Гелий является инертным газом, поэтому его можно считать идеальным. При изотермическом процессе, согласно закону Бойля-Мариотта, величина

остается постоянной. Таким образом, заключаем, что при изотермическом расширении гелия в сосуде его давление уменьшается (А – 2).

В сосуде, объем которого можно изменять, находится идеальный газ. Как изменятся при адиабатическом увеличении объема сосуда следующие три величины: температура газа, его давление, концентрация молекул газа?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

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

Пояснение. Для анализа изменений, которые возникнут в газе, необходимо воспользоваться первым началом термодинамики и формулой, которая связывает давление газа с концентрацией его молекул и температурой.

Согласно первому началу термодинамики, переданное газу тепло идет на увеличение его внутренней энергии и на совершение работы против внешних сил:

Газ расширяется, значит, он совершает положительную работу Процесс расширения адиабатический, следовательно, теплообмен с окружающей средой отсутствует Таким образом, внутренняя энергия уменьшается Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры. При уменьшении внутренней энергии температура уменьшается. Масса газа в сосуде не изменяется, а объем увеличивается, следовательно, концентрация молекул газа уменьшается Давление связано с концентрацией молекул и температурой соотношением Таким образом, при адиабатическом увеличении объема газа давление газа уменьшается.

В теплоизолированном сосуде под поршнем находится 1 моль гелия при температуре 450 К (обозначим это состояние системы номером 1). В сосуд через специальный патрубок с краном добавили еще 2 моля гелия при температуре 300 К, и дождались установления теплового равновесия. После этого, убрав теплоизоляцию, весь оказавшийся под поршнем газ медленно изобарически расширили, изменив его объём в 2 раза (обозначим это состояние системы номером 2). Во сколько раз увеличилась внутренняя энергия системы при переходе из состояния 1 в состояние 2? (Ответ округлить до десятых.)

Внутренняя энергия

молей гелия рассчитывается по формуле Пусть энергия добавляемой порции газа внутренняя энергия двух порций газа, находящихся в сосуде в промежуточном состоянии равна Энергия равна сумме внутренних энергий двух порций газа в сосуде:

В изобарическом процессе отношение объёма к температуре остаётся постоянным

Откуда

Заметим, что количество вещества во втором состоянии

Найдём отношение

При переходе системы из состояния 1 в состояние 2 её энергия увеличилась в

раза.

Источник

➤Adblock

detector

Источник