Меню

В металлическом баллоне находится газ под давлением

В металлическом баллоне находится газ под давлением

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 .

Читайте также:  Низкое давление у лежачего больного причины

Источник

В металлическом баллоне находится газ под давлением

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.

Читайте также:  Датчик давления впускного коллектора 4216

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

В стальном баллоне емкостью 40л находится 70г углекислого газа под давлением 800мм.рт.ст. Вычислите температуру газа?

Какой объем занимает водород при давлении в балоне 4 атмосферы если температура газа 27°c, масса 2кг.?

Закон Менделеева-Клапейрона p*V=n*R*T, где p=4 атм=4*1.013*10^5 Па=4.052*10^5 Па-давление, V-объем газа, n-количество вещества, R= 8,3 Дж/(моль*К) -газовая постоянная, T=27°С=300°K-температура. Молекулярный вес водорода равен 2, следовательно, масса одного моля μ=2 г, поэтому n=m/μ=2000/2=1000 моль. Теперь можно найти объем:

Давление газа 200 килопаскалей объем 50 литров при постоянной температуре каким станет давление газа если объем увеличится до 150?

Это закон Бойля — Мариотта. При постоянной температуре и неизменных значениях массы газа и его молярной массы, произведение объёма газа на его давление остаётся постоянным. Отсюда следует, что P1V1 = P2V2

Значит P2 = P1V1/V2 = 200000 Па * 0,05 м3 / 0,15 м3 = 66,6 кПа

Читайте также:  Тойота камри горит лампочка давления масла

при спиртовом брожении глюкозы 200 грамм этанола. Какой обьем углекислого газа выделился при этом?

Чтобы решить данную задачу, нужно написать уравнение самой реакции глюкоза и этанола:

Чтобы найти количество используемого этанола, нудно разделить 200гр на молярную m.

n(CO2) =n(C2H5OH)=4,35 моль

Далее рассчитаем объем, учтем, что Vmol = 22, 4(ВСЕГДА!)

А вот сама реакция:

V (CO2) = n(CO2)*22,4 л/моль=4,35моль*22,4 л/моль=97,44 л

К 100 л воздуха добавили 50 л кислорода. какими стали объемные доли кислорода и азота в получившейся смеси газов?

Процентное содержание азота и кислорода в воздухе составляет 78% и 21% соответственно. Значит в 100л воздуха содержалось 78 л азота и 21 л кислорода. К смеси прибавили 50 л кислорода, значит объем всей смеси стал 100 л + 50 л = 150 л, а новый объем кислорода составляет 21 л + 50 л = 71 л. Значит новые объемные доли составят:

  • для азота 78 л / 150 л = 0.52
  • для кислорода 71 л / 150 л = 0.47

Какой объем баллона требуется для размещения 45 кг кислорода при температуре 27 градусов цельсия и давлением 120?

Количество вещества в 45 кг кислорода составляет n=m/μ=45/32=1406 моль=1.406 кмоль, где m-масса кислорода, μ-молярная масса кислорода. При нормальных условиях такое количество газа будет занимать объем V0=22.4*M=22.4*1.406=31.5 м^3, где 22.4 м^3- объем одного кмоль газа при н.у. Из уравнения Менделеева-Клапейрона p*V/T= const, где p-давление, V-объем, Т-температура. Тогда V1=(р0*V0/T0)*(T1/p1), где p0=1.01* 10^5 Па-давление при н.у., Т0=273°К-температура при н.у., T1=27°C=300°K — заданная температура, p=120 кг/см^2 = 1.2*10^6 Па-заданное давление. Подставляя значения, получим:

V1=(1.01* 10^5*31.5/273)*(300/1.2*10^6)=2.91 м^3.

Источник

Adblock
detector