Задачи

Увле­ка­ю­щий­ся фи­зи­кой школь­ник на­лил в не­глу­бо­кую та­рел­ку воду мас­сой а за­тем свер­ху ак­ку­рат­но по­ста­вил пе­ре­вер­ну­тый вверх дном на­гре­тый тон­ко­стен­ный ци­лин­дри­че­ский ста­кан. До ка­кой тем­пе­ра­ту­ры школь­ник на­грел этот ста­кан, что­бы по­сле осты­ва­ния его до ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ры в него втя­ну­лась вся вода, на­хо­дя­ща­я­ся в та­рел­ке? Пло­щадь се­че­ния ста­ка­на рав­на а вы­со­та ста­ка­на рав­на Ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние рав­но Счи­тать, что на­гре­тый ста­кан и его со­дер­жи­мое име­ли оди­на­ко­вую тем­пе­ра­ту­ру, а объ­ем воды в пе­ре­вер­ну­том вверх дном на­гре­том ста­ка­не из­на­чаль­но счи­тать ма­лым. Яв­ле­ни­ем ис­па­ре­ния, по­верх­ност­ным на­тя­же­ни­ем и рас­ши­ре­ни­ем сте­нок ста­ка­на пре­не­бречь.

Объ­ем 0,1 лит­ра во­до­ро­да на­гре­ва­ют при по­сто­ян­ном дав­ле­нии от 300 до При вы­со­ких тем­пе­ра­ту­рах мо­ле­ку­лы во­до­ро­да рас­па­да­ют­ся на от­дель­ные ато­мы. На гра­фи­ке по­ка­за­на за­ви­си­мость доли рас­пав­ших­ся мо­ле­кул от тем­пе­ра­ту­ры. Чему ра­вен ко­неч­ный объ­ем газа?

Со­суд раз­де­лён на две рав­ные по объ­ёму ча­сти по­ри­стой не­по­движ­ной пе­ре­го­род­кой. В ле­вой ча­сти со­су­да со­дер­жит­ся раз­ре­жен­но­го ге­лия, в пра­вой — раз­ре­жен­но­го ар­го­на. Пе­ре­го­род­ка мо­жет про­пус­кать мо­ле­ку­лы ге­лия и яв­ля­ет­ся не­про­ни­ца­е­мой для мо­ле­кул ар­го­на. Тем­пе­ра­ту­ра га­зов оди­на­ко­ва и оста­ёт­ся по­сто­ян­ной. Вы­бе­ри­те все вер­ные утвер­жде­ния, опи­сы­ва­ю­щие со­сто­я­ние га­зов по­сле уста­нов­ле­ния рав­но­ве­сия в си­сте­ме.

1. Вну­трен­няя энер­гия ге­лия в со­су­де боль­ше, чем вну­трен­няя энер­гия ар­го­на.

2. Кон­цен­тра­ция ге­лия и ар­го­на в пра­вой ча­сти со­су­да оди­на­ко­ва.

3. В пра­вой ча­сти со­су­да об­щее чис­ло мо­ле­кул га­зов в 2 раза мень­ше, чем в ле­вой ча­сти.

4. Вну­трен­няя энер­гия ге­лия в со­су­де в ко­неч­ном со­сто­я­нии боль­ше, чем в на­чаль­ном.

5. Дав­ле­ние в обе­их ча­стях со­су­да оди­на­ко­во.

От­вет:

На ри­сун­ке пред­став­лен гра­фик про­цес­сов, про­ис­хо­дя­щих с иде­аль­ным га­зом не­из­мен­ной мас­сы в ко­ор­ди­на­тах По­строй­те гра­фик этих про­цес­сов в ко­ор­ди­на­тах Опи­ши­те ис­поль­зу­е­мые при по­стро­е­нии за­ко­но­мер­но­сти.

На ри­сун­ке пред­став­лен гра­фик про­цес­сов, про­ис­хо­дя­щих с иде­аль­ным га­зом не­из­мен­ной мас­сы в ко­ор­ди­на­тах По­строй­те гра­фик этих про­цес­сов в ко­ор­ди­на­тах Опи­ши­те ис­поль­зу­е­мые при по­стро­е­нии за­ко­но­мер­но­сти.

В U-об­раз­ную труб­ку на­ли­та вода. Ле­вое ко­ле­но труб­ки гер­ме­тич­но за­кры­ва­ют проб­кой. Тем­пе­ра­ту­ра в ком­на­те умень­ша­ет­ся, из-за чего уро­вень воды в ко­ле­нах ста­но­вит­ся раз­лич­ным. По­сле это­го гер­ме­тич­но за­кры­ва­ют пра­вое ко­ле­но труб­ки, а тем­пе­ра­ту­ра в ком­на­те по­вы­ша­ет­ся до ис­ход­но­го зна­че­ния.

1. Срав­ни­те дав­ле­ние воз­ду­ха в ле­вом и пра­вом ко­ле­не в ко­неч­ных со­сто­я­ни­ях.

2. В ка­ком ко­ле­не уро­вень воды бу­дет выше в ко­неч­ном со­сто­я­нии?

В вер­ти­каль­ном ци­лин­дри­че­ском теп­ло­изо­ли­ро­ван­ном со­су­де под порш­нем мас­сы на­хо­дит­ся иде­аль­ный газ. В по­ло­же­нии рав­но­ве­сия пор­шень рас­по­ла­га­ет­ся на рас­сто­я­нии от дна со­су­да. Свер­ху на пор­шень опус­ка­ют груз мас­сы В ре­зуль­та­те сме­ще­ния порш­ня дав­ле­ние газа в со­су­де воз­рас­та­ет в раза, а вну­трен­няя энер­гия газа уве­ли­чи­ва­ет­ся на На­чаль­ная тем­пе­ра­ту­ра газа рав­на Най­ти ко­неч­ную тем­пе­ра­ту­ру газа Счи­тать, что пор­шень сме­ща­ет­ся мед­лен­но (ква­зи­стат­ци­о­нар­но), и ко­ле­ба­ния в си­сте­ме не воз­ни­ка­ют. Уско­ре­ние сво­бод­но­го па­де­ния при­нять рав­ным

В вер­ти­каль­ном ци­лин­дре с глад­ки­ми стен­ка­ми под не­ве­со­мым тон­ким порш­нем на­хо­дит­ся вода, во­дя­ной пар и воз­дух при тем­пе­ра­ту­ре Пор­шень на­хо­дит­ся в рав­но­ве­сии на рас­сто­я­нии от по­верх­но­сти воды. Ци­линдр с со­дер­жи­мым мед­лен­но на­гре­ва­ют до тем­пе­ра­ту­ры На рас­сто­я­нии над порш­нем име­ет­ся сто­пор, огра­ни­чи­ва­ю­щий дви­же­ние порш­ня по вер­ти­ка­ли. С ка­кой си­лой пор­шень бу­дет да­вить на сто­пор? Ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние при­ми­те рав­ным пло­щадь по­пе­реч­но­го се­че­ния ци­лин­дра Дав­ле­ни­ем на­сы­щен­ных па­ров воды при ис­ход­ной тем­пе­ра­ту­ре и объ­ёмом ис­па­рив­шей­ся воды мож­но пре­не­бречь.

Дай­те опре­де­ле­ние иде­аль­но­го газа. Сфор­му­ли­руй­те основ­ные по­ло­же­ния мо­ле­ку­ляр­но-ки­не­ти­че­ской те­о­рии. За­пи­ши­те урав­не­ние со­сто­я­ния иде­аль­но­го газа.

При­ме­не­ние пер­во­го за­ко­на тер­мо­ди­на­ми­ки к изо­про­цес­сам. Рас­чёт ра­бо­ты газа с по­мо­щью PV-диа­грамм. Теп­ло­ём­кость иде­аль­но­го од­но­том­но­го газа при изо­хор­ном и изо­бар­ном про­цес­сах.