Меню

В сосуде под поршнем находится газ что станет с давлением

В сосуде под поршнем находится газ что станет с давлением

В сосуде, закрытом поршнем, находится при комнатной температуре воздух, относительная влажность которого равна 50%, а масса пара равна m. Поршень медленно вдвигают в сосуд, уменьшая его объём в 8 раз, при постоянной температуре. Нарисуйте график зависимости массы воды, сконденсировавшейся в этом процессе, от объёма сосуда.

1. Обозначим исходные объём и давление пара через V1 и p1. Конденсация пара, а, следовательно, и изменение массы пара начнётся тогда, когда давление пара в сосуде станет равным давлению

насыщенных водяных паров, т. е. при давлении p2 = 2p1. При достижении газом этого давления начнётся процесс конденсации насыщенного пара, происходящий при постоянном давлении и температуре, при этом вблизи комнатной температуры объёмом сконденсировавшейся воды по сравнению с объёмом пара можно пренебречь.

2. Так как температура неизменна, то, согласно закону Бойля-Мариотта, в момент начала конденсации объём пара будет равен Для того, чтобы в итоге объём пара уменьшился в 8 раз, нужно, считая от момента начала конденсации, уменьшить объём сосуда ещё в 4 раза. При этом в сосуде сконденсируется 3/4 от находившейся под поршнем массы m пара, то есть масса mв получившейся воды будет равна

3. Зависимость mв(V) в области конденсации — линейная.

4. График изображён на рисунке.

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

1) уменьшилась в 1,5 раза

2) увеличилась в 1,5 раза

3) уменьшилась в 2 раза

4) увеличилась в 2 раза

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 2 раза.

Источник

В сосуде под поршнем находится газ что станет с давлением

В сосуде объёмом 500 л под тяжёлым поршнем находится кислород. Давление кислорода 200 кПа. В изобарном процессе газ совершил работу 300 кДж. Во сколько раз уменьшилась плотность газа?

В изобарном процессе работа газа равна Найдём изменение объёма:

Конечный объём (500 + 1500 = 2000 л) в 4 раза больше начального, значит, плотность газа уменьшилась в 4 раза.

В сосуде объёмом 250 л под тяжёлым поршнем находится кислород. Давление кислорода 300 кПа. В изобарном процессе плотность газа уменьшилась в 5 раз. Какую работу совершил газ в этом процессе? Ответ дайте в кДж.

Поскольку плотность газа уменьшилась в 5 раз, его объём увеличился в 5 раз и стал 5 · 250 = 1250 л. Работа газа в изобарном процессе равна

В сосуде под поршнем находятся вода и насыщенный водяной пар. Если, медленно двигая поршень, уменьшать объём насыщенного водяного пара при постоянной температуре, то

1) пар станет ненасыщенным

2) будет происходить конденсация пара

3) давление пара возрастёт

4) плотность пара возрастёт

Под поршнем находятся вода и насыщенный пар. Насыщенный пар — это пар, находящийся в динамическом равновесии с жидкостью. При каждом небольшом уменьшении объёма сосуда давление пара немного увеличивается, то есть нарушается динамическое равновесие. Вследствие этого молекулы газа переходят в жидкость для восстановления равновесия. То есть при уменьшении объёма насыщенного водяного пара происходит конденсация пара.

Правильный ответ указан под номером 2.

На­сы­щен­ный пар — это пар, на­хо­дя­щий­ся в ди­на­ми­че­ском рав­но­ве­сии с жид­ко­стью. Т.е. количество молекул при конденсации будет равно количеству молекул при испарении. Это значит, что конденсация будет происходит всегда. Ответ 2 получается некорректным, верно?

При конденсации кол-во молекул, переходящих из пара в жидкость, больше молекул, выходящих из жидкости в пар.

В сосуде под поршнем находятся вода и насыщенный водяной пар. Если, медленно двигая поршень, увеличивать объём насыщенного водяного пара при постоянной температуре, то

1) пар станет ненасыщенным

2) будет происходить испарение воды

3) давление пара уменьшится

4) плотность пара уменьшится

Под поршнем находятся вода и насыщенный пар. Насыщенный пар — это пар, находящийся в динамическом равновесии с жидкостью. При каждом небольшом увеличении объёма сосуда давление пара немного уменьшается, то есть нарушается динамическое равновесие. Вследствие этого молекулы жидкости переходят в газ для восстановления равновесия. То есть при увеличении объёма насыщенного водяного пара происходит испарение воды. Давление насыщенного пара и его плотность являются постоянными при постоянной температуре.

Читайте также:  Колесные колпачки с индикатором давления

Правильный ответ указан под номером 2.

В сосуде под поршнем находится вода и водяной пар. Объём сосуда медленно изотермически увеличивают, при этом в сосуде еще остается вода. Как изменяются при этом масса пара и его давление? Для каждой величины подберите соответствующий характер изменения:

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

Масса пара Давление пара

Под поршнем находятся вода и насыщенный пар. Насыщенный пар — это пар, находящийся в динамическом равновесии с жидкостью. При каждом небольшом увеличении объёма сосуда давление пара немного уменьшается, то есть нарушается динамическое равновесие. Вследствие этого молекулы жидкости переходят в газ для восстановления равновесия. То есть при увеличении объёма насыщенного водяного пара происходит испарение воды, масса пара увеличивается. Давление насыщенного пара и его плотность являются постоянными при постоянной температуре.

Количество вещества (газа) не сохраняется. Это не изопроцесс.

В решении нигде не используется определение изопроцесса.

По закону Бойля-Мариотта (Т=const) наблюдается обратная пропорциональность.Следовательно при увеличении объема-давление должно уменьшаться!

Закон Бойля — Мариотта: «При постоянных температуре и массе газа произведение давления газа на его объём постоянно». Масса водяного пара не постоянна, закон Бойля — Мариотта использовать нельзя.

Здесь сказано, что под поршнем находится «Вода и водяной пар», но никак не «Насыщенный водяной пар». Водяной пар не обязательно будет насыщенным.

В закрытом сосуде при достаточном количестве воды в равновесии водяной пар всегда будет насыщенным.

В сосуде под поршнем при температуре 100 °С находится 2 г водяного пара и такое же количество воды. Не изменяя температуры, объём сосуда увеличили в 3 раза. Определите массу пара в сосуде после изменения объёма. Ответ приведите в граммах.

Под поршнем находится насыщенный пар, то есть жидкость и газ находятся в динамическом равновесии друг с другом. При каждом небольшом увеличении объёма сосуда давление газа немного уменьшается. В результате этого часть молекул воды переходит из жидкого состояния в газообразное, динамическое равновесие восстанавливается. Поэтому, пока вся вода не перейдёт в газообразное состояние, давление пара над жидкостью не будет меняться. Вспомним, что вода кипит при температуре 100 °C и нормальном давлении 10 5 Па, следовательно, давление насыщенного пара при температуре 100 °C для воды составляет 100 кПа. Напишем уравнение Клапейрона-Менделеева для первого и второго состояний газа.

Где — масса газа в первом состоянии, — масса газа во втором состоянии. Из этих соотношений находим массу газа во втором состоянии:

В результате расчётов получается, что в газообразное состояние должны были бы перейти 6 г воды. Учитывая, что воды в жидком состоянии лишь 2 г, получаем что вся вода перейдёт в газообразное состояние, то есть масса пара в сосуде после изменения объёма равна 4 г

В сосуде под поршнем находятся только пары воды. Поршень медленно опускают, уменьшая объём сосуда. Температура в сосуде поддерживается постоянной. На рисунке показан график изменения со временем концентрации n молекул паров воды внутри сосуда. Какое утверждение можно считать правильным?

1) на участке 1 пар насыщенный, а на участке 2 ненасыщенный

2) на обоих участках пар ненасыщенный

3) на участке 1 пар ненасыщенный, а на участке 2 насыщенный

4) на обоих участках пар насыщенный?

В сосуде происходит испарение воды, то есть пар над водой в колбе со временем насыщается. Насыщение пара означает, что одинаковое количество молекул вылетает из жидкости и влетает обратно, значит, при постоянной температуре, концентрация молекул газа остаётся постоянной. Следовательно, на участке 1 пар ненасыщенный, а на участке 2 насыщенный.

Правильный ответ указан под номером 3.

В сосуде под поршнем при температуре 100 ºС находится 2 г водяного пара и такое же количество воды. Не изменяя температуры, объём сосуда увеличили в 3 раза. Определите массу воды, перешедшей при этом в пар. Ответ приведите в граммах.

Под поршнем находится насыщенный пар, то есть жидкость и газ находятся в динамическом равновесии друг с другом. При каждом небольшом увеличении объёма сосуда давление газа немного уменьшается. В результате этого часть молекул воды переходит из жидкого состояния в газообразное, динамическое равновесие восстанавливается. Поэтому, пока вся вода не перейдёт в газообразное состояние, давление пара над жидкостью не будет меняться. Вспомним, что вода кипит при температуре 100 °C и нормальном давлении 10 5 Па, следовательно, давление насыщенного пара при температуре 100 °C для воды составляет 100 кПа. Напишем уравнение Клапейрона — Менделеева для первого и второго состояний газа.

Читайте также:  Какое давление газа должно быть для газового котла

где — масса газа в первом состоянии, — масса газа во втором состоянии. Из этих соотношений находим массу газа во втором состоянии:

В результате расчётов получается, что в газообразное состояние должны были бы перейти воды. Учитывая, что воды в жидком состоянии лишь 2 г, получаем что вся вода перейдёт в газообразное состояние, то есть масса воды, перешедшей в пар равна 2 г.

Что такое «мю» в первых двух формулах?

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.

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 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 сосуде под поршнем находится идеальный газ. Если при нагревании газа его давление остается постоянным, то как изменятся величины: объем газа, его плотность и внутренняя энергия?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

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

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ИЗМЕНЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ
Объем газа Плотность газа Внутренняя энергия газа

Идеальный газ в сосуде нагревается изобарически. Следовательно, согласно закону Гей-Люссака объем газа увеличивается. Плотность обратно пропорциональна объему, и так как количество газа не меняется, плотность газа уменьшается. Внутренняя энергия фиксированного количества идеального газа зависит только от температуры. При повышении температуры внутренняя энергия идеального газа увеличивается

В сосуде под поршнем находятся только пары аммиака. Поршень медленно и равномерно опускают, уменьшая объём сосуда. Температура в сосуде поддерживается постоянной. На рисунке показан график изменения со временем t концентрации n молекул паров аммиака внутри сосуда. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения относительно описанного процесса.

1) На участке 2 плотность паров аммиака уменьшалась.

2) На участке 1 плотность паров аммиака уменьшалась.

3) На участке 2 давление паров аммиака увеличивалось.

4) На участке 1 пар аммиака ненасыщенный, а на участке 2 насыщенный.

5) На участке 1 давление паров аммиака увеличивалось.

Для насыщенного пара верно следующее: концентрация, плотность и давление насыщенного пара не меняются с температурой. Также при достижении насыщения концентрация, плотность и давление пара перестают меняться.

1) На участке 2 пар является насыщенным, то есть его плотность на участке 2 не изменяется. Утверждение 1 неверно.

2) Объём сосуда уменьшается, следовательно, плотность паров аммиака не убывает. Утверждение 2 неверно.

3) На участке 2 пар является насыщенным, то есть его давление на участке 2 не изменяется. Утверждение 3 неверно.

4) На участке 1 концентрация пара меняется, а на участке 2 — уже нет, следовательно, на участке 1 пар ненасыщенный, а на участке 2 — насыщенный. Утверждение 4 верно.

5) Объём сосуда уменьшается, следовательно, плотность паров аммиака не убывает. Концентрация пара возрастает, следовательно, его плотность также возрастает. Утверждение 5 верно.

В сосуде под поршнем находятся только пары аммиака. Поршень медленно и равномерно опускают, уменьшая объём сосуда. Температура в сосуде поддерживается постоянной. На рисунке показан график изменения со временем концентрации n молекул паров аммиака внутри сосуда. Какое утверждение можно считать правильным?

1) на участке 1 пар ненасыщенный, а на участке 2 насыщенный

2) на обоих участках пар ненасыщенный

3) на обоих участках пар насыщенный

4) на участке 1 пар насыщенный, а на участке 2 ненасыщенный

На участке 1 происходит увеличение концентрации паров аммиака, то есть газ в колбе со временем насыщается. После наступления насыщения концентрация молекул газа остаётся постоянной при этом часть аммиака из-за уменьшения объёма переходит в жидкое состояние. Следовательно, на участке 1 пар ненасыщенный, а на участке 2 насыщенный.

Правильный ответ указан под номером 1.

В сосуде под поршнем находится водяной пар. Объём пространства под поршнем уменьшили в 4 раза при постоянной температуре, при этом давление пара увеличилось в 2 раза. Какой была относительная влажность (в процентах) в начальном состоянии?

При уменьшении объёма в 2 раза, давление увеличилось в 2 раза, а также увеличилась и плотность. Так как при дальнейшем изменении объёма (уменьшении его объёма ещё в 2 раза) давление не менялось, это означает, что пар стал насыщенным, а давление насыщенного пара от изменения объёма не зависит. Таким образом, 100% : 2 = 50%.

В сосуде под поршнем находится пар с относительной влажностью 25%. Во сколько раз нужно повысить давление в сосуде, чтобы пар стал насыщенным?

Относительная влажность воздуха связана с парциальным давлением пара при некоторой температуре и давлением насыщенных паров при той же температуре соотношением Отсюда следует, что для того, чтобы перевести пар в насыщенное состояние, т. е. повысить влажность воздуха в 4 раза, необходимо повысить давление пара в 4 раза.

В сосуде под поршнем находится влажный воздух с относительной влажностью 60 % при постоянной температуре 100 °С. В начальном состоянии его давление составляет Определите, во сколько k раз нужно уменьшить объём в сосуде, чтобы давление возросло в 3 раза?

Давление влажного воздуха равно сумме парциальных давлений воздуха и водяного пара :

При температуре 100 °С давление насыщенных водяных паров равно

При уменьшении объёма в раз парциальное давление воздуха по закону Бойля — Мариотта увеличивается в раз. У водяного пара при уменьшении объёма парциальное давление сначала увеличивается до тех пор, пока не достигнет давления насыщенных паров, после чего его парциальное давление будет оставаться постоянным, а часть пара сконденсируется (изменением объёма влажного воздуха из-за капелек воды можно пренебречь). Таким образом, в конечном состоянии

На рисунке показан график изменения температуры вещества по мере поглощения им количества теплоты. Вещество находится в сосуде под поршнем. Масса вещества равна 0,5 кг. Первоначально вещество было в жидком состоянии. Какова удельная теплота парообразования вещества? Ответ дайте в кДж/кг.

Фазовому переходу из жидкости в газ соответствует горизонтальный участок графика. В этом переходе вещество поглотило 1,5 · 10 4 Дж теплоты. Значит, удельная теплота парообразования равна

С разреженным азотом, который находится в сосуде под поршнем, провели два опыта. В первом опыте газу сообщили, закрепив поршень, количество теплоты в результате чего его температура изменилась на некоторую величину Во втором опыте, предоставив азоту возможность изобарно расширяться, сообщили ему количество теплоты в результате чего его температура изменилась также на Каким было изменение температуры в опытах? Масса азота

Согласно первому началу термодинамики

где — приращение внутренней энергии газа (одинаковое в двух опытах), A — работа газа во втором опыте. Вычитая (1) из (2), получаем

Работа A совершалась газом в ходе изобарного расширения, так что

( — изменение объёма газа).

С помощью уравнения Клапейрона — Менделеева эту работу можно выразить через приращение температуры газа:

Из уравнений (3), (4) и (5) получаем

Ответ:

Существует более короткое решение, однако для него требуется знание формулы для изменения внутренней энергии двухатомного газа: В этой формуле стоит 5/2 вместо привычных 3/2, это отражает тот факт, что у двухатомных молекул 5 степеней свободы (два вращения + три поступательных движения) в отличие от одноатомных молекул, у которых есть только три поступательных движения. (Замечание: для многоатомных молекул (состоящих из трех и более атомов) справедлива формула так как для них есть шесть степеней свободы: три вращения + три поступательных движения).

Рассмотрим первый опыт. Согласно первому началу термодинамики, все переданное газу тепло идет на изменение его внутренней энергии, поскольку поршень фиксирован, и газ не может совершать работу:

Отсюда сразу находим изменение температуры азота:

Обратите внимание, что данные задачи избыточны, в этом способе решения нам вообще не потребовались данные о втором опыте.

Источник

Adblock
detector