Примеры решения задач

 

Пример 1 Средняя кинетическая энергия идеального газа уменьшилась в 4 раза. Как при этом изменилось давление? Ответ обоснуйте.

 

Решение:

Связь давления и средней кинетической энергии выражается основным уравнением МКТ:

 

Т.е. зависимость давление прямо пропорционально зависит от кинетической энергии. Следовательно, во сколько раз изменяется энергия, во столько же раз изменяется и давление:

 

Таким образом, при уменьшении кинетической энергии в 4 раза давление газа уменьшится в 4 раза.

 

Пример 2 Каким должен быть наименьший объем баллона, чтобы он вмещал 3,2 кг кислорода при температуре 270С, если его стенки выдерживают давление 8 МПа?

 

Дано: Решение:

Воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

Переведем температуру по шкале Цельсия в абсолютную температуру:

Таким образом:

Ответ:

 

 


3 Задания для самостоятельного выполнения

 

1A.Средняя кинетическая энергия молекул идеального газа увеличилась в 4 раза. Как при этом изменилось давление газа на стенки сосуда? Ответ обоснуйте

2A.В вертикальном цилиндрическом сосуде под поршнем находится идеальный газ. Поршень перемещают вниз так, что объем газа уменьшается в 2 раза, а температура остается постоянной. Что при этом происходит с давлением пара? Ответ обоснуйте.

3A.Средняя кинетическая энергия идеального газа увеличилась в 2 раза. Как при этом изменилось давление? Ответ обоснуйте.

4A.Внутренняя энергия идеального газа в закрытом сосуде увеличилась в 4 раза. Как изменилась при этом температура газа? Ответ обоснуйте.

5A.Давление 2-х молей идеального газа в сосуде при температуре 300 К равно р1. Каково давление 1 моля идеального газа в этом сосуде при втрое большей температуре? Ответ обоснуйте.

6A.Гелий находится в закрытом сосуде под нормальным давлением (1*105 Па) и имеет плотность . Определите температуру газа.

7A.Какое давление сжатого воздуха, находящегося в баллоне емкостью 20 л при 200С, если масса этого воздуха 2 кг? (молярная масса воздуха 0,029 кг/моль)

8A.Какой емкости нужен баллон для содержания в нем 50 моль газа, если при максимальной температуре 360 К давление не должно превышать 6 МПа?

9A.На некоторой высоте плотность воздуха , а температура -870С. Определите давление воздуха на этой высоте.

10A. Каким должен быть наименьший объем баллона, чтобы он вмещал 6,4 кг кислорода при температуре 200С, если его стенки выдерживают давление 16 МПа?

11A. Какова плотность сжатого воздуха при 00С в камере шины автомобиля «Волга», если он находится под давлением 0,17 МПа (избыточным над атмосферным)?

12A. Какой объем займет газ при 770С, если при 270С его объем был 6 л, а давление при этом оставалось неизменным?

13A. При температуре 270С давление газа в закрытом сосуде было 75 кПа. Каким будет давление этого же газа при температуре -130С?

14A. Давление воздуха в автомобильной камере при температуре -130С было 160 кПа (избыточное над атмосферным). Каким станет давление, если в результате длительного движения автомобиля воздух нагрелся до 370С?

15A. При какой температуре находился газ в закрытом сосуде, если при нагревании его на 140 К давление возросло в 1,5 раза?

 

16B. Газ занимает объем 12 л при давлении 0,2 МПа. Определите работу, совершаемую газом, если он изобарно нагревается от температуры 300 К до температуры 348 К.

17B. Воздух объемом 20 л находится в сосуде под давлением 2,8*105 Па при температуре 270С. Определите температуру воздуха, если при изобарном его нагревании была совершена работа 760 Дж.

18B. Определите изменение внутренней энергии газа, если ему передана теплота 1000 Дж и газ при постоянном давлении 100 кПа расширился на 6 л.

19B. Кислород массой 16 г нагревают от 320 К до 340 К при постоянном давлении. Определите изменение внутренней энергии газа и теплоту, сообщенную газу.

20В. Идеальный газ в количестве 2 моль поглощает 2 кДж тепла. При этом температура газа повысилась на 40 К. Определите работу, совершаемую газом в этом процессе.

 

21С. Определите температуру газа, находящегося в закрытом баллоне, если его давление увеличилось на 0,4% от первоначального при нагревании на 1К.

22С. В баллон емкостью 12 л поместили 1,5 кг азота при температуре 3270С. Какое давление будет создавать азот в баллоне при температуре 500С, если 35% азота будет выпущено?

23С. В сосуде находится одноатомный идеальный газ, молярная масса которого 0,004 кг/моль. Вначале давление в сосуде было равно 400 кПа при температуре 400 К. после охлаждения газа давление понизилось до 200 кПа. Какова масса газа, если отданное им количество теплоты 7,5 Дж?

24С. Какое количество теплоты было получено или отдано идеальным газом при переходе из состояния 1 в состояние 3, если на рисунке 3-1 представлен график зависимости давления от объема?

 

 

     
 

 


25С. Два моля идеального газа сначала охладили, а затем нагрели до первоначальной температуры 400 К, увеличив объем газа в три раза (см.рис.3-2). Какое количество теплоты отдал газ на участке 1-2?

 

 

 






Контрольные вопросы

 

1. Возможно ли создание вечного двигателя? Почему?

2. Как связаны между собой термодинамические параметры идеального газа?

3. В каком из состояний вещества диффузия протекает быстрее всего? Почему?

4. В теплую комнату внесли тающий лед. Как изменится его внутренняя энергия к тому моменту времени, когда он полностью растает?

5. В каком тепловом процессе внутренняя энергия идеального газа постоянной массы не изменяется при переходе из одного состояния в другое?

 


 



Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



double arrow
Сейчас читают про: