В баллоне объемом 10 л находится воздух при давлении

Физические основы молекулярно-кинетической теории и термодинамики

В условиях задач этого раздела температура задается в градусах Цельсия. При проведении числовых расчетов необходимо перевести температуру в градусы Кельвина, исходя из того, что 0° С = 273° К. Кроме того, необходимо также представить все остальные величины в единицах системы СИ. Так, например, 1л = 10 -3 м 3 ; 1м 3 = 10 6 см 3 = 10 9 мм 3 . Если в задаче приведена графическая зависимость нескольких величин от какой-либо одной и при этом все кривые изображены на одном графике, то по оси у задаются условные единицы. При решении задач используются данные таблиц 3,6 и таблиц 9—11 из приложения.

5.1. Какую температуру T имеет масса m = 2 г азота, занимающего объем V = 820 см 3 при давлении p = 0,2 МПа?

5.2. Какой объем V занимает масса m = 10г кислорода при давлении р = 100 кПа и температуре t = 20° С?

5.3. Баллон объемом V = 12 л наполнен азотом при давлении p = 8,1МПа и температуре t = 17° С. Какая масса m азота находится в баллоне?

5.4. Давление воздуха внутри плотно закупоренной бутылки при температуре t₁=7C было p₁ = 100 кПа. При нагревании бутылки пробка вылетела. До какой температуры t₂ нагрели бутылку, если известно, что пробка вылетела при давлении воздуха в бутылке p = 130 кПа?

5.5. Каким должен быть наименьшей объем V баллона, вмещающего массу m = 6,4 кг кислорода, если его стенки при температуре t = 20° С выдерживают давление p = 15,7 МПа?

5.7. Найти массу m сернистого газа (S0₂), занимающего

объем V = 25 л при температуре t=27С и давлении p = 100 кПа.

5.6. В баллоне находилась масса m₁ = 10 кг газа при давлении p₁ = 10 МПа. Какую массу Am газа взяли из баллона, если давление стало равным p₂ = 2,5 МПа? Температуру газа считать постоянной.

5.8. Найти массу m воздуха, заполняющего аудиторию высотой h = 5 м и площадью пола S = 200 м 2 . Давление воздуха p = 100кПа, температура помещения t = 17° С. Молярная масса воздуха u = 0,029 кг/моль.

5.9. Во сколько раз плотность воздуха p₁, заполняющего помещение зимой (t₁ =7°С), больше его плотности p₂ летом (t₂ =37° С)? Давление газа считать постоянным.

5.10. Начертить изотермы массы m = 0,5 г водорода для температур: а) t₁ = 0° С; б) t₂ = 100° С.

5.11. Начертить изотермы массы m = 15,5г кислорода для температур: a) t₁ = 39° С; б) t₂ =180° С.

5.12. Какое количество v газа находится в баллоне объемом V = 10 м 3 при давлении p =96 кПа и температуре t = 17° С?

5.13. Массу m =5 г азота, находящегося, в закрытом сосуде объемом V = 4 л при температуре t₁ = 20° С, нагревают до температуры t₂ = 40° С. Найти давление p₁ и p₂ газа до и после нагревания.

5.14. Посередине откачанного и запаянного с обеих концов капилляра, расположенного горизонтально, находится столбик ртути длиной l = 20 см. Если капилляр поставить вертикально, то столбик ртути переместится на dl = 10 см. До какого давления p был откачан капилляр? Длина капилляра L —1 м.

5.15. Общеизвестен шуточный вопрос: «Что тяжелее: тонна свинца или тонна пробки?» На сколько истинный вес пробки, которая в воздухе весит 9,8кН, больше истинного веса свинца, который в воздухе весит также 9,8кН? Температура воздуха t = 17° С, давление p = 100кПа.

5.16. Каков должен быть вес p оболочки детского воздушного шарика, наполненного водородом, чтобы результирующая подъемная сила шарика F = 0 , т.е. чтобы шарик находился во взвешенном состоянии? Воздух и водород находится при нормальных условиях. Давление внутри шарика равно внешнему давлению. Радиус шарика r = 12,5 см.

5.17. При температуре t = 50° С давление насыщенного водяного пара p = 12,3 кПа. Найти плотность p водяного пара.

5.18. Найти плотность p водорода при температуре t = 10° С и давлении p = 97,3 кПа.

5.19. Некоторый газ при температуре t = 10° С и давлении p = 200 кПа имеет плотность p = 0,34 кг/м 3 . Найти молярную массу u газа.

5.20. Сосуд откачан до давления p = 1,33 • 10 -9 Па; температура воздуха t = 15° С. Найти плотность p воздуха в сосуде.

Ошибка в тексте? Выдели её мышкой и нажми

Остались рефераты, курсовые, презентации? Поделись с нами — загрузи их здесь!

Источник

в баллоне объемом 10 л находится воздух при давлении 1,5 МПа. Каким станет давление газа,если открыть кран,соединяющий этот балон с другим,имеющим

объем 40 л,из которого воздух откачен?Температура газа не изменяется.

Объём увеличился до 50 литров, то есть в 5 раз, значит давление в пять раз уменьшится:получается 1,5/5=0,3МПа

Другие вопросы из категории

икалью 30(градус). Определить заряд шарика.

2. Для полной задержки фотоэлектронов, выбитых из металла излучением с длиной волны 210 нм, требуется напряжение 2,7 В. Чему равна работа выхода? И красная граница фотоэффекта?

3. Определите энергию, массу и импульс фотона видимого света с длиной волны 500 нм. С дано, пожалуйста.

Насколько изменилась температура кислорода массой 320 г, если ему передали 1000 Дж теплоты, и он совершил работу 600 Дж

Физика. Термодинамика и молекулярная физика (стр. 5 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8

Дано:, V=1 л=1·10-3м3,с=1·103 кг/м3(из таблицы…) t1=10о С, t2=100о С, Т1=283 К, Т2=373 К, суд=4200 (из таблицы…), л =2,26·106Дж/К (из таблицы…)

Решение. Полное изменение энтропии при нагревании ее и последующем превращении в пар ДS= ДS1 + ДS2 , где ДS1 – изменение энтропии при нагревании воды от t1=10о С до t2=100о С. ДS1 рассчитывается по формуле

ДS1 = (1)

Массу найдем m=,окончательно

ДS1= (2)

Проанализируем размерность: [ДS1]=.

Подставляя числовые данные, имеем

ДS1=(Дж/К).

Изменение энтропии при парообразовании найдем с учетом постоянства температуры:

ДS2 =

ДS2= (3).

Вычисляя по формуле (3), получаем ДS2=6059 (Дж/К).

Полное изменение энтропии при нагревании воды до кипения и последующем превращении ее в пар

ДS= ДS1 + ДS2=7219 (Дж/К).

На электрической плитке мощностью N=0,8 кВт кипит чайник с водой. Найти скорость v истечения пара из носика чайника, если площадь носика S=1 см2. Пар считайте идеальным газом, давление на конце носика равно атмосферному. Считать, что вся энергия плитки передается воде.

Дано:, T = 373 K, µ = 18·10-3 кг/моль, N = 0,8 кВт =
= 800 Вт, S = 1 см2 = 10-4м2, л = 2,26·106Дж/кг, Ро = 105Па,
R = 8,31 Дж/(моль·К), Q = Nt.

Считая, что вся тепловая энергия, выделяемая плиткой за t=1с идет на парообразование, можно найти массу пара в 1 с:

Q = mл = N→ ,

здесь л – удельная теплота парообразования при 100о С.

Теперь по уравнению Менделеева-Клапейрона можно найти объем образовавшегося пара

(1).

Так как этот объем равен произведению скорости истечения пара на площадь носика V=vS, то подставляя в (1), имеем искомую скорость

Вычисляем

За сколько ходов n поршня с рабочим объемом V можно понизить давление в сосуде объемом Vo от атмосферного Po до Рn? Процесс считать изотермическим.

Решение. В начальный момент времени давление в рабочем объеме поршня практически равно нулю. Поршень начинает движение вверх, открывается клапан, рабочий объем поршня соединяется с объемом сосуда, газ занимает объем V+ Vo, давление при этом понижается. Когда поршень идет вниз, рабочий объем изолирован от сосуда и газ удаляется из него. При первом ходе поршня газ расширяется до V+ Vo, давление газа понижается до Р1. Газ расширяется изотермически, поэтому , отсюда давление газа в сосуде станет ; во втором ходе поршня давление еще уменьшится, так как объем вновь увеличится на Vo.

→·=. После n ходов давление в сосуде станет равным , отсюда .

Число ходов поршня можно найти логарифмированием:

, или , откуда

1. Найти концентрацию молекул кислорода, если в объеме V = 3,2 л содержится m = 20 г газа.

2. Современные вакуумные насосы позволяют понижать давление до Р = 10-12 Па. Какое количество молекул воздуха N содержится в V=1 см3 при температуре t = 47о С?

3. Определить массу одной молекулы воды.

4. Определить давление газа, содержащего N = 1010 молекул и имеющего объем V = 1 см3 при температуре t = 27о С.

5. За один вдох в легкие человека попадает воздух объемом V = 0,5 л. Сколько молекул кислорода содержится в таком объеме воздуха, если доля кислорода в воздухе з = 20,3%.

6. Плотность неизвестного газа с = 0,09 кг/м3 . При этом в V = 100 дм3 содержится N = 2,7·1024 молекул. Какой это газ. Чему равны его удельные теплоемкости сV и сP?

7. Высота Эвереста (Джомолунгмы) — величайшей вершины на Земле 8848 м. Атмосферное давление на этой высоте
Р = 3,2·104 Па. Определить плотность воздуха на вершине пика при температуре t = 0о С. Чему равно число молекул воздуха в единице объема при данных условиях?

8. Капелька воды имеет массу 2·10-10 г. Из скольких молекул она состоит?

9. Радоновые ванны содержат N = 3,6·106 атомов радона на объем воды V = 2. На какое количество молекул воды приходится один атом радона?

10. Какая масса углекислого газа растворена в бутылке с лимонадом объемом V = 1,5 л, если на одну молекулу газа приходится N = 5,56·105 молекул воды?

11. Воздух в комнате нагрели с t1 = 10о С до t2 = 20о С. Какая масса Дm воздуха должна выйти из комнаты, чтобы давление осталось нормальным? Объем комнаты V=60 м3.

12. В баллоне объемом V = 1,5л находится воздух при нормальном давлении. За сколько ходов поршня насоса n, имеющего объем цилиндра V1 = 100 см3, можно понизить давление в баллоне в з = 100 раз?

13. В баллоне объемом V = 15 л находится смесь, содержащая m1 = 54 г водяного пара и m 2 = 10 г водорода. Температура смеси t = 17о С. Определить давление Рсм и молярную массу мсм смеси.

14. Состояние идеального газа массой изменяется в соответствии с законом , где с – известная константа. Определить зависимость давления газа от его объема в этом процессе, если молярная масса м.

15. При аэродинамическом торможении в атмосфере планеты температура внутри автоматического спускаемого аппарата увеличилась от температуры t1 = 10о С до t2 = 60о С. Какую часть массы воздуха необходимо выпустить, чтобы давление не изменилось?

16. По трубе, площадь сечения которой S = 4·10-4 м2, течет углекислый газ (СО2) под давлением P = 4·105 Па при температуре t = 17о С. Найти среднюю скорость v протекания газа по трубе, если через поперечное сечение за время
ф = 20 мин протекает m = 40 кг.

17. Закрытый сосуд объемом V = 20 см3 имеет трещину, через которую каждую секунду проникает N = 105 молекул воздуха. Какое время ф понадобится для наполнения сосуда для нормального давления P = 105 Па, если скорость проникновения молекул не меняется, а начальное давление в сосуде Po = 0? Температура сосуда с газом T = 300 К.

18. При температуре t = 35о С и давлении P = 0,708 МПа плотность некоторого газа с = 12,2 кг/м3. Что это за газ?

19. Баллон вместимостью V = 10 л заполнен углекислым газом при температуре Т = 300 К. Когда часть газа израсходовали, давление в баллоне понизилось на ДР = 400 кПа. Определить массу Дm израсходованного газа. Процесс считать изотермическим.

20. Сколько электронов заключается в V = 1 см3 кислорода () при нормальном давлении и температуре t = 27о С?

21. Сосуд вместимостью V = 80 см3 содержит некоторый газ массой m = 0, 48 г под давлением Р = 100 кПа. Определить среднюю квадратичную скорость vкв> молекул газа.

22. Чему равны средняя квадратичная скорость vкв> и средняя энергия е> поступательного движения молекул кислорода О2, если его масса равна m = 3,2 кг. Газ, занимая объём V = 3,2 м3, производит давление Р = 4⋅105 Па?

23. Один сосуд наполнен гелием, другой точно такой же – кислородом. Температура газов одинакова: t = 23o C. На какое количество градусов ДТ следует изменить температуру газа в одном из сосудов, чтобы средние квадратичные скорости молекул гелия и кислорода сравнялись?

24. Плотность газа в баллоне газонаполненной электрической лампы с = 0,9 кг/м3. При горении лампы давление внутри нее выросло с Р1 = 90 кПа до Р2 = 120 кПа. Найти увеличение при этом средней арифметической скорости молекул?

25. Определить температуру воздуха, при которой средняя квадратичная скорость молекул vкв> больше их наиболее вероятной vв>, на Дv = 200 м/с.

26. Азот (N2) массы m = 28 г находится в закрытом сосуде при температуре Т = 280 К. Какое количество теплоты Q необходимо сообщить азоту, чтобы средняя квадратичная скорость его молекул увеличилась в 1,5 раза?