В баллоне находился идеальный газ при давлении 40 мпа
СВОЙСТВА ГАЗОВ, ЖИДКОСТЕЙ, ТВЕРДЫХ ТЕЛ*
Урок № 7
Тема. Решение задач на уравнение состояния идеального газа
Цель: способствовать глубокому пониманию величин, характеризующих состояние термодинамической системы, умение использовать полученные знания для объяснения физических явлений, развивать логическое мышление.
1. Что мы понимаем под уравнением состояния газа?
2. Написать уравнение состояния идеального газа.
3. Физический смысл уравнения состояния газа?
4. Сформулировать и записать основное уравнение МКТ.
5. Какая связь существует между температурой и средней кинетической энергией молекулярного движения молекул газа?
Задача 1. Определить массу водорода, находящегося в баллоне вместимостью 20 л при давлении 830 кПа, если температура газа равна 17 °С.
Дано: V = 20 л, р = 830 кПа, t = 17 ° C , М = 2·10 — 3 кг /моль , R = 8,31 Дж / (моль·К) .
Выведем размерность искомой физической величины:
Ответ: m = 1,38·10 — 2 кг.
Задача 2. В баллоне находится газ под давлением 40 Па и при температуре 27 °С. Когда из баллона выпустили 3/5 газа, содержавшегося в нем, его температура понизилась до -33 °С. Определить давление газа, оставшегося в сосуде.
Дано: V — const , р 1 = 40 МПа, t 1 = 27 °С, t 2 = -33 °С, m 2 = 2/5 m 1
Задача 3. Сколько молекул воздуха выходит из комнаты объемом 120 м3, если температура повышается от 15 до 25 °С? Атмосферное давление равно 105 Па.
Дано: V = 120 м3, t 1 = 15 °С, t 2 = 25 °С, р = 105 Па.
NA = 6·1023 моль — 1 — число Авогадро;
R = 8,31 Дж /( моль·К ) — универсальная газовая постоянная;
Значение Δ m подставляем в уравнение (1):
Выведем размерность искомой физической величины:
Ответ: N = 1·1026 молекул.
III . Домашнее задание
Повторить уравнение состояния идеального газа, основное уравнение МКТ.
Задача. Баллон объемом 100 л содержит гелий под давлением р 1 = 5· 10 6 Па при температуре Т 1 = 300 К. Вентиль баллона испортился и гелий начал вытекать. Когда отремонтировали вентиль, давление в баллоне оказался равным р2 = 5,1· 10 6 Па, но температура повысилась до Т2 = 340 К. Найти массу гелия, которая вытекла из баллона. Молярная масса гелия М = 4· 10- 3 кг /моль .
Источник
Уравнение состояния идеального газа
Решение задач. 10-й класс. Базовый курс
Предлагаемые два варианта заданий можно использовать при проведении урока с элементами коллективного и индивидуального соревнований, а также для зачетов. На уроке я делю класс на две команды. Вначале каждый участник пытается решить посильное самостоятельно, затем под руководством капитанов – в группе. Разрешается совещаться и обращаться с вопросами ко мне. В конце урока за индивидуальную работу ставится оценка (зачет).
1. Баллон емкостью 0,0831 м 3 содержит 1,6 кг кислорода. При какой температуре баллон может разорваться, если он выдерживает давление 2 • 10 6 Па?
2. Баллон, наполненный газом под давлением 2,84 МПа, находился на складе при температуре 7 °С. После того как половину газа израсходовали, баллон внесли в помещение. Какова температура в помещении, если давление газа в баллоне через некоторое время стало 1,52 МПа?
3. Определите, какие процессы отражены на графике. Представьте этот график в координатах p, T и p, V.
4. Определите молярную массу углекислого газа.
5. Прибор для измерения давления газа
6. Почему нагретая медицинская банка «присасывается» к телу человека?
8. Какой график отражает закон Шарля?
9. Выразите величину V и проверьте правильность полученных единиц ее измерения:
V = 0,0831 м 3 ,
m = 1,6 кг,
M(O2) = 32 • 10 –3 кг/моль,
p = 2 • 10 6 Па.
_______________
T – ?
3. 1–2 – изотермический (расширение); 2–3 – изохорный (нагревание); 3–1 – изобарный (сжатие).
4. M(CO2) = (12 + 32) • 10 –3 = 44 • 10 –3 (кг/моль).
6. При нагревании воздуха в банке часть его выходит, так что при охлаждении давление в банке становится меньше атмосферного.
1. Определите массу углекислого газа, находящегося в баллоне емкостью 5 • 10 –2 м 3 при температуре 300 К. Давление газа 3 • 10 6 Па.
2. В сварочном цехе стоит 50 баллонов ацетилена (С2Н2) емкостью 40 л каждый. Все баллоны включены в общую магистраль. После 10 ч непрерывной работы давление во всех баллонах упало с 1,2 • 10 6 до 5 • 10 5 Па. Найдите средний расход ацетилена за секунду, если температура в цехе оставалась неизменной и равнялась 27 °С.
3. На рисунке дан график изменения состояния идеального газа в координатах p, T. Назовите эти процессы. Представьте график в координатах p, V и V, T.
4. Определите молярную массу серной кислоты (H2SO4).
5. Прибор для измерения параметра состояния термодинамической системы.
6. Почему у глубоководных рыб плавательный пузырь выходит через рот наружу, если их извлечь из воды?
8. Какой график отражает закон Гей-Люссака?
9. Выразите величину р и проверьте правильность получаемых единиц ее измерения:
V = 5 • 10 –2 м 3 ,
T = 300 К,
p = 3 • 10 6 Па,
M(СО2) = 44 • 10 –3 кг/моль.
_________________
m – ?
M(C2H2) = 26 • 10 –3 кг/моль,
N = 50,
V1 = 40 л, СИ: 0,04 м 3
t = 10 ч, СИ: 36 • 10 3 с
p1 = 1,2 • 10 6 Па,
p2 = 5 • 10 5 Па,
t = 27 °С. СИ: T = 300 К
_____________
3. 1–2 – изохорный (нагревание); 2–3 – изотермический (расширение); 3–1 – изобарный (сжатие).
6. Давление на большой глубине намного превышает атмосферное, поэтому плавательный пузырь при подъеме рыбы значительно увеличивается в объеме.
7.
Источник
В баллоне находился идеальный газ при давлении 40 мпа
Задачи по физике — это просто!
Вспомним
1). Если масса газа не меняется:
2). Формулы газовых законов:
3). Если в условиях задачи задан переход из состояния p1V1T1 в состояние p2V2T2, используем формулу:
При этом, если один из параметров const, его можно сократить, и тогда мы получаем одну из формул газовых законов.
3). Если в условиях задачи известны только 2 параметра из трех (p,V,T), используем формулу:
Не забываем
Решать задачи надо всегда в системе СИ!А теперь к задачам!
Типовые задачи из курса школьной физики по термодинамике на вычисление макропараметров (p,V,T) газа.
Задача 1
Найти массу природного горючего газа объемом 64 м 3 , считая, что объем указан при нормальных условиях. Молярную массу природного газа считать равной молярной массе метана (СН4).
Задача 2
Воздух объемом 1,45 м 3 , находящийся при температуре 20 o C и давлении 100 кПа, превратили в жидкое состояние. Какой объем займет жидкий воздух, если его плотность 861 кг/м 3 ?
Задача 3
Какое количество вещества содержится в газе, если при давлении 200 кПа и температуре 240 К его объем равен 40 литров?
Задача 4
В одинаковых баллонах при одинаковой температуре находятся водород (H2) и углекислый газ (CO2). Массы газов одинаковы. Какой из газов и во сколько раз производит большее давление на стенки баллона?
Задача 5
Газ при давлении 0,2 МПа и температуре 15 о С имеет объем 5 литров. Чему равен объем газа этой массы при нормальных условиях?
Задача 6
При температуре 27 о С давление газа в закрытом сосуде было 75 кПа. Каким будет давление при температуре -13 о С?
Задача 7
В баллоне находится газ под давлением.
Определить, какой объем занимал бы этот газ при нормальных условиях (t=0 o C, давление 101 325 Па), если известны объем баллона — V1, температура газа в баллоне — t1, давление газа в баллоне — p1.
Задача 8
Определить давление сжатого воздуха в баллоне, если известны вместимость баллона, температура и масса газа.
Задача 9
В баллоне находится смесь газов (гелий и аргон). Определить давление смеси газов на стенки сосуда, если известны вместимость баллона, температура смеси и масса каждого газа.
Задача 10
Определить молярную массу газа, если известна его плотность и температура при нормальном атмосферном давлении.
Задача 11
Баллон заполнен газом, известны вместимость баллона — V1, температура газа — t1 и давление газа — p1. Какой объем занимал бы этот газ при нормальных условиях (температура t2=0 o C, давление р2= 101 325 Па)?
Задача 12
Определить температуру газа по шкале Цельсия, если объем 4 молей газа при давлении 100 кПа составляет 20 литров.
Задача 13
Определить массу воздуха объемом 40 литров при нормальном атмосферном давлении (101325 Па) и температуре 20 o C.
Источник
