Задачи

При изо­бар­ном про­цес­се кон­цен­тра­ция иде­аль­но­го газа уве­ли­чи­лась в 5 раз. Чему рав­но от­но­ше­ние ко­неч­ной ки­не­ти­че­ской энер­гии мо­ле­кул газа к на­чаль­ной ки­не­ти­че­ской энер­гии?

От­вет:

В гер­ме­тич­ном со­су­де фик­си­ро­ван­но­го объ­ема в на­чаль­ный мо­мент вре­ме­ни на­хо­дит­ся вода и влаж­ный воз­дух. Со­суд на­чи­на­ют на­гре­вать. При тем­пе­ра­ту­ре пар ста­но­вит­ся на­сы­щен­ным, а при тем­пе­ра­ту­ре вся вода ис­па­ря­ет­ся. Изоб­ра­зи­те схе­ма­тич­но гра­фик за­ви­си­мо­сти дав­ле­ния во­дя­но­го пара в со­су­де от тем­пе­ра­ту­ры Про­ком­мен­ти­руй­те вид гра­фи­ка на осно­ва­нии фи­зи­че­ских за­ко­нов.

На ри­сун­ке при­ве­де­ны гра­фи­ки за­ви­си­мо­сти дав­ле­ния газа от тем­пе­ра­ту­ры. Ка­кой из гра­фи­ков со­от­вет­ству­ет за­ви­си­мо­сти дав­ле­ния на­сы­щен­но­го пара от тем­пе­ра­ту­ры, а ка­кой — изо­хор­но­му про­цес­су для иде­аль­но­го газа? В от­вет за­пи­ши­те две циф­ры, со­от­вет­ству­ю­щие но­ме­рам вы­бран­ных гра­фи­ков, не раз­де­ляя их зна­ка­ми пре­пи­на­ния. Циф­ры в от­ве­те мо­гут по­вто­рять­ся.

От­вет:

3 моль во­до­ро­да на­хо­дят­ся в со­су­де при ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ре и дав­ле­нии 1600 Па. Ка­ким бу­дет дав­ле­ние 3 моль кис­ло­ро­да в том же со­су­де и при той же тем­пе­ра­ту­ре? Газы счи­тать иде­аль­ны­ми.

От­вет: Па

Один моль иде­аль­но­го од­но­атом­но­го газа пе­ре­хо­дит из со­сто­я­ния 1 в со­сто­я­ние 2 (см. диа­грам­му). — вну­трен­няя энер­гия газа, — объ­ем газа.

Вы­бе­ри­те все утвер­жде­ния из при­ве­ден­но­го спис­ка, вер­но ха­рак­те­ри­зу­ю­щие про­цесс 1-2.

1. Тем­пе­ра­ту­ра газа уве­ли­чи­ва­ет­ся.

2. Дав­ле­ние газа вы­рос­ло в 4 раза.

3. Газ по­лу­чил по­ло­жи­тель­ное ко­ли­че­ство теп­ло­ты в про­цес­се 1-2.

4. Сред­не­квад­ра­тич­ная ско­рость дви­же­ния мо­ле­кул газа умень­ши­лась в 4 раза.

5. Кон­цен­тра­ция ча­стиц не из­ме­ни­лась.

От­вет:

В за­кры­той кол­бе с су­хи­ми стен­ка­ми на­хо­дит­ся воз­дух с па­ра­ми воды. Воз­дух в кол­бе не­мно­го осту­ди­ли, а стен­ки кол­бы оста­лись су­хи­ми. Как при этом из­ме­ни­лись кон­цен­тра­ция мо­ле­кул во­дя­но­го пара и от­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха в кол­бе?

Для каж­дой ве­ли­чи­ны опре­де­ли­те со­от­вет­ству­ю­щий ха­рак­тер из­ме­не­ния:

1. уве­ли­чи­ва­ет­ся
2. умень­ша­ет­ся
3. не из­ме­ня­ет­ся

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

В со­су­де со­дер­жит­ся ге­лий под дав­ле­ни­ем 100 кПа. Кон­цен­тра­цию ге­лия уве­ли­чи­ли в 2 раза, а сред­нюю ки­не­ти­че­скую энер­гию его мо­ле­кул умень­ши­ли в 4 раза. Опре­де­ли­те уста­но­вив­ше­е­ся дав­ле­ние газа.

От­вет: кПа

В со­су­де на­хо­дит­ся влаж­ный воз­дух под дав­ле­ни­ем с от­но­си­тель­ной влаж­но­стью Тем­пе­ра­ту­ра воз­ду­ха Объ­ем со­су­да изо­тер­ми­че­ски умень­ша­ют в 3 раза. Най­ди­те ко­неч­ное дав­ле­ние влаж­но­го воз­ду­ха, если дав­ле­ние на­сы­щен­но­го пара при 80 гра­ду­сах Цель­сия

Мо­ле­ку­ляр­ный во­до­род на­хо­дит­ся в со­су­де фик­си­ро­ван­но­го объ­ема. При уве­ли­че­нии тем­пе­ра­ту­ры в 2 раза по­ло­ви­на мо­ле­кул дис­со­ци­и­ро­ва­ла. Во сколь­ко раз уве­ли­чи­лось дав­ле­ние?

От­вет:

Теп­ло­вая ма­ши­на ра­бо­та­ет по за­мкну­то­му цик­лу. Тем­пе­ра­ту­ра хо­ло­диль­ни­ка со­став­ля­ет а на­гре­ва­те­ля За цикл ма­ши­на по­лу­ча­ет от на­гре­ва­те­ля ко­ли­че­ство теп­ло­ты и от­да­ет хо­ло­диль­ни­ку теп­ло­ты. Чему ра­вен КПД теп­ло­вой ма­ши­ны?

От­вет:

В гер­ме­тич­ном со­су­де фик­си­ро­ван­но­го объ­ема на­хо­дит­ся влаж­ный воз­дух. В ре­зуль­та­те на­гре­ва­ния тем­пе­ра­ту­ра в со­су­де уве­ли­чи­лась в 4 раза, а дав­ле­ние в 5 раз. Вы­бе­ри­те все вер­ные утвер­жде­ния о ре­зуль­та­тах это­го опы­та.

1. В опы­те на­блю­да­лось яв­ле­ние кон­ден­са­ции во­дя­но­го пара.

2. В на­ча­ле экс­пе­ри­мен­та в со­су­де при­сут­ство­ва­ла вода в жид­кой фазе.

3. Ко­ли­че­ство мо­ле­кул воды в со­су­де в ре­зуль­та­те опы­та умень­ши­лось.

4. Пар­ци­аль­ное дав­ле­ние су­хо­го воз­ду­ха уве­ли­чи­лось в 4 раза.

5. Пар­ци­аль­ное дав­ле­ние во­дя­но­го пара не из­ме­ни­лось.

От­вет:

В гер­ме­тич­ном со­су­де под порш­нем на­хо­дит­ся влаж­ный воз­дух. В ре­зуль­та­те изо­тер­ми­че­ско­го сжа­тия объ­ем со­су­да умень­шил­ся в 5 раз, при этом дав­ле­ние вы­рос­ло в 4 раза. Вы­бе­ри­те все вер­ные утвер­жде­ния о ре­зуль­та­тах это­го опы­та.

1. В опы­те на­блю­да­лось яв­ле­ние кон­ден­са­ции во­дя­но­го пара.

2. Во­дя­ной пар в на­ча­ле экс­пе­ри­мен­та мог быть как на­сы­щен­ным, так и не на­сы­щен­ным.

3. В кон­це экс­пе­ри­мен­та во­дя­ной пар на­хо­дит­ся в ди­на­ми­че­ском рав­но­ве­сии с при­сут­ству­ю­щей в со­су­де во­дой в жид­кой фазе.

4. Пар­ци­аль­ное дав­ле­ние су­хо­го воз­ду­ха уве­ли­чи­лось в 4 раза.

5. Сред­не­квад­ра­ти­че­ская ско­рость мо­ле­кул во­дя­но­го пара умень­ши­лась в 2 раза.

От­вет:

Теп­ло­вая ма­ши­на ра­бо­та­ла по цик­лу Кар­но. Ма­ши­ну из­ме­ни­ли, за­ме­нив адиа­ба­ти­че­ское рас­ши­ре­ние на изо­хор­ное осты­ва­ние. Тем­пе­ра­ту­ру хо­ло­диль­ни­ка и на­гре­ва­те­ля оста­ви­ли преж­ней. Как в ре­зуль­та­те это­го из­ме­нил­ся КПД цик­ла и со­вер­ша­е­мая за цикл ра­бо­та?

Для каж­дой ве­ли­чи­ны опре­де­ли­те со­от­вет­ству­ю­щий ха­рак­тер из­ме­не­ния:

1. уве­ли­чи­ва­ет­ся
2. умень­ша­ет­ся
3. не из­ме­ня­ет­ся

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

По ре­зуль­та­там на­гре­ва­ния ве­ще­ства мас­сой 5 кг по­стро­ен гра­фик за­ви­си­мо­сти тем­пе­ра­ту­ры это­го ве­ще­ства от под­во­ди­мо­го ко­ли­че­ства теп­ло­ты Пер­во­на­чаль­но ве­ще­ство на­хо­ди­лось в твёр­дом со­сто­я­нии.

Ка­ко­ва была мас­са ве­ще­ства в твер­дом со­сто­я­нии в тот мо­мент, ко­гда ве­ще­ству со­об­щи­ли 675 кДж энер­гии? По­те­ря­ми энер­гии мож­но пре­не­бречь.

Уг­ле­кис­лый газ на­хо­дит­ся в со­су­де при тем­пе­ра­ту­ре 300 К. При на­гре­ва­нии он раз­ла­га­ет­ся в со­от­вет­ствии со сле­ду­ю­щим урав­не­ни­ем:

Гра­фик за­ви­си­мо­сти про­цен­та рас­пав­ших­ся мо­ле­кул от тем­пе­ра­ту­ры изоб­ра­жен на ри­сун­ке. Най­ди­те пар­ци­аль­ное дав­ле­ние кис­ло­ро­да, если дав­ле­ние сме­си га­зов при тем­пе­ра­ту­ре 3000 К со­став­ля­ет 100 кПа.

Дав­ле­ние 1 моль во­до­ро­да в со­су­де при аб­со­лют­ной тем­пе­ра­ту­ре рав­но Сколь­ко моль кис­ло­ро­да в этом со­су­де со­зда­дут дав­ле­ние при вдвое боль­шей аб­со­лют­ной тем­пе­ра­ту­ре?

От­вет: моль

Со­суд раз­де­лён на две рав­ные по объ­ёму ча­сти по­ри­стой не­по­движ­ной пе­ре­го­род­кой. В на­чаль­ный мо­мент вре­ме­ни в ле­вой ча­сти со­су­да со­дер­жит­ся 4 моль ге­лия, в пра­вой — 20 г нео­на. Пе­ре­го­род­ка мо­жет про­пус­кать мо­ле­ку­лы ге­лия и яв­ля­ет­ся не­про­ни­ца­е­мой для мо­ле­кул нео­на. Тем­пе­ра­ту­ра га­зов оди­на­ко­вая и оста­ёт­ся по­сто­ян­ной.

Вы­бе­ри­те все вер­ные утвер­жде­ния, опи­сы­ва­ю­щие со­сто­я­ние га­зов по­сле уста­нов­ле­ния рав­но­ве­сия в си­сте­ме.

1. Кон­цен­тра­ция ге­лия в пра­вой ча­сти со­су­да в 2 раза боль­ше, чем нео­на.

2. От­но­ше­ние дав­ле­ния газа в ле­вой ча­сти со­су­да к дав­ле­нию га­зов в пра­вой ча­сти со­су­да рав­но 1,5.

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

4. Вну­трен­няя энер­гия ге­лия и нео­на в со­су­де оди­на­ко­ва.

5. В ре­зуль­та­те уста­нов­ле­ния рав­но­ве­сия дав­ле­ние в пра­вой ча­сти со­су­да уве­ли­чи­лось в 3 раза.

От­вет:

Сум­мар­ная мас­са мо­ле­кул воды, на­хо­дя­щих­ся в со­су­де с от­но­си­тель­ной влаж­но­стью со­став­ля­ет Чему ста­нет рав­на уста­но­вив­ша­я­ся от­но­си­тель­ная влаж­ность, если в со­суд на­лить воды, а его объ­ем изо­тер­ми­че­ски уве­ли­чить в два раза?

От­вет:

Иде­аль­ная теп­ло­вая ма­ши­на с КПД за цикл со­вер­ша­ет ра­бо­ту Ка­кое ко­ли­че­ство теп­ло­ты от­да­ет­ся хо­ло­диль­ни­ку за цикл?

От­вет: Дж

В со­су­де под порш­нем на­хо­дит­ся во­дя­ной пар с от­но­си­тель­ной влаж­но­стью 50%. Объ­ем со­су­да умень­ши­ли, а тем­пе­ра­ту­ра вну­три по­вы­си­лась, при этом плот­ность пара не из­ме­ни­лась. Как из­ме­ни­лись от­но­си­тель­ная и аб­со­лют­ная влаж­ность воз­ду­ха в этом про­цес­се?

Для каж­дой ве­ли­чи­ны опре­де­ли­те со­от­вет­ству­ю­щий ха­рак­тер из­ме­не­ния:

1. уве­ли­чи­ва­ет­ся
2. умень­ша­ет­ся
3. не из­ме­ня­ет­ся

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

Ар­гон в ко­ли­че­стве изо­бар­но сжи­ма­ют, со­вер­шая ра­бо­ту При этом тем­пе­ра­ту­ра ар­го­на умень­ша­ет­ся в 4 раза: За­тем газ адиа­ба­ти­че­ски рас­ши­ря­ет­ся, при этом его тем­пе­ра­ту­ра из­ме­ня­ет­ся до зна­че­ния Най­ди­те ра­бо­ту газа при адиа­бат­ном рас­ши­ре­нии. Ко­ли­че­ство ве­ще­ства в про­цес­сах оста­ёт­ся не­из­мен­ным.

В теп­ло­вом дви­га­те­ле 2 моль ге­лия со­вер­ша­ют цикл 1-2-3-4-1, по­ка­зан­ный на гра­фи­ке в ко­ор­ди­на­тах , где — дав­ле­ние газа, — аб­со­лют­ная тем­пе­ра­ту­ра. Тем­пе­ра­ту­ры в точ­ках 2 и 4 рав­ны и пре­вы­ша­ют тем­пе­ра­ту­ру в точ­ке 1 в 2 раза. Опре­де­ли­те КПД цик­ла.

моль од­но­атом­но­го иде­аль­но­го газа участ­ву­ют в цик­ли­че­ском про­цес­се 1-2-3-1, со­сто­я­щем из изо­хо­ры 1-2, изо­ба­ры 3-1 и про­цес­са 2-3 с ли­ней­ной за­ви­си­мо­стью дав­ле­ния от объ­ема (см. ри­су­нок), где и Най­ди­те КПД цик­ла.

Со­суд с га­зом, име­ю­щий фор­му пря­мо­уголь­но­го па­рал­ле­ле­пи­пе­да с дли­ной м, дви­га­ют го­ри­зон­таль­но с уско­ре­ни­ем м/с², на­прав­лен­ным вдоль длин­ной сто­ро­ны. Най­ди­те раз­ность плот­но­стей газа вбли­зи зад­ней и пе­ред­ней сте­нок со­су­да. Плот­ность газа в не­по­движ­ном со­су­де кг/м³, его мо­ляр­ная мас­са кг/моль, тем­пе­ра­ту­ра Си­лой тя­же­сти, дей­ству­ю­щей на мо­ле­ку­лы газа, мож­но пре­не­бречь.

В ка­ло­ри­метр на­ли­то воды при тем­пе­ра­ту­ре К воде до­бав­ля­ют лëд при тем­пе­ра­ту­ре По­сле уста­нов­ле­ния теп­ло­во­го рав­но­ве­сия в ка­ло­ри­мет­ре оста­ет­ся толь­ко вода при тем­пе­ра­ту­ре Най­ди­те мас­су до­бав­лен­но­го льда.

На ри­сун­ке изоб­ра­же­на за­ви­си­мость дав­ле­ния иде­аль­но­го од­но­атом­но­го газа от за­ни­ма­е­мо­го им объ­ема Опре­де­ли­те тем­пе­ра­ту­ру во вто­рой точ­ке, если ко­ли­че­ство теп­ло­ты, по­лу­чен­ное га­зом от на­гре­ва­те­ля за цикл, рав­ня­ет­ся Ко­ли­че­ство ве­ще­ства газа рав­но 4 моль.

В вер­ти­каль­ном ци­лин­дре под порш­нем на­хо­дит­ся один моль ге­лия при тем­пе­ра­ту­ре Пор­шень свя­зан с дном ци­лин­дра пру­жи­ной, ко­эф­фи­ци­ент упру­го­сти ко­то­рой Рас­сто­я­ние от порш­ня до дна ци­лин­дра До ка­кой тем­пе­ра­ту­ры нуж­но на­греть ци­линдр с ге­ли­ем, что­бы пор­шень под­нял­ся на Уни­вер­саль­ная га­зо­вая по­сто­ян­ная

На ри­сун­ке пред­став­ле­на -диа­грам­ма цик­ли­че­ско­го про­цес­са, со­вер­ша­е­мо­го над иде­аль­ным га­зом. На участ­ках и тем­пе­ра­ту­ра газа по­сто­ян­на. Опре­де­ли­те объ­ем это­го газа в со­сто­я­нии 3, если из­вест­но, что и

Ка­кую ра­бо­ту надо со­вер­шить для сжа­тия не­ко­то­ро­го ко­ли­че­ства иде­аль­но­го од­но­атом­но­го газа в раза, если вну­трен­няя энер­гия газа ме­ня­ет­ся при этом так, как по­ка­за­но на ри­сун­ке? Уча­сток — от­ре­зок па­ра­бо­лы с вер­ши­ной в на­ча­ле ко­ор­ди­нат. Ис­ход­ное зна­че­ние вну­трен­ней энер­гии газа рав­но .

Иде­аль­ный од­но­атом­ный газ со­вер­ша­ет в теп­ло­вом дви­га­те­ле цикл , в ко­то­ром дав­ле­ние газа из­ме­ня­ет­ся с из­ме­не­ни­ем его плот­но­сти так, как по­ка­за­но на ри­сун­ке, при­чем гра­фик про­цес­са пред­став­ля­ет со­бой уча­сток ги­пер­бо­лы, опи­сы­ва­е­мой урав­не­ни­ем Опре­де­ли­те КПД цик­ла От­вет при­ве­ди­те в про­цен­тах, округ­лив до од­но­го зна­ка по­сле за­пя­той.

Дав­ле­ние и объ­ем ге­лия цик­ли­че­ски из­ме­ня­ют в со­от­вет­ствии с -диа­грам­мой, по­ка­зан­ной на ри­сун­ке. Из­вест­но, что вну­трен­няя энер­гия ге­лия в со­сто­я­нии 2 в раза боль­ше, чем вну­трен­няя энер­гия ге­лия в со­сто­я­нии 1. Опре­де­ли­те от­но­ше­ние ко­ли­че­ства теп­ло­ты, от­дан­но­го ге­ли­ем на участ­ке к ра­бо­те ге­лия на участ­ке

Над иде­аль­ным га­зом про­во­дит­ся цик­ли­че­ский про­цесс, со­сто­я­щий из двух изо­хор , и двух адиа­бат (см. ри­су­нок). Из­вест­но, что ра­бо­та, со­вер­ша­е­мая га­зом за цикл, в раза боль­ше, чем ко­ли­че­ство теп­ло­ты, от­да­ва­е­мое га­зом за цикл хо­ло­диль­ни­ку. Най­ди­те ко­эф­фи­ци­ент по­лез­но­го дей­ствия цик­ла .

Плот­ность влаж­но­го воз­ду­ха при тем­пе­ра­ту­ре и дав­ле­нии рав­на Чему рав­на плот­ность во­дя­но­го пара при этой тем­пе­ра­ту­ре? Уни­вер­саль­ная га­зо­вая по­сто­ян­ная мо­ляр­ная мас­са су­хо­го воз­ду­ха мо­ляр­ная мас­са воды От­вет при­ве­ди­те в г/м³, округ­лив до од­но­го зна­ка по­сле за­пя­той.

Над иде­аль­ным га­зом про­во­дит­ся цик­ли­че­ский про­цесс, со­сто­я­щий из двух изо­бар и двух адиа­бат Из­вест­но, что из­ме­не­ние тем­пе­ра­ту­ры газа при изо­бар­ном рас­ши­ре­нии на участ­ке в раза боль­ше, чем мо­дуль из­ме­не­ния тем­пе­ра­ту­ры при изо­бар­ном сжа­тии на участ­ке Най­ди­те ко­эф­фи­ци­ент по­лез­но­го дей­ствия цик­ла

Объ­ем пор­ции га­зо­об­раз­но­го ге­лия уве­ли­чи­ва­ет­ся в раза, а его вну­трен­няя энер­гия ме­ня­ет­ся так, как по­ка­за­но на ри­сун­ке, где уча­сток — от­ре­зок па­ра­бо­лы с вер­ши­ной в на­ча­ле ко­ор­ди­нат. При этом газ со­вер­ша­ет ра­бо­ту, рав­ную Опре­де­ли­те по этим дан­ным ко­неч­ное зна­че­ние вну­трен­ней энер­гии газа .

В за­кры­том со­су­де при тем­пе­ра­ту­ре на­хо­дит­ся воз­дух, от­но­си­тель­ная влаж­ность ко­то­ро­го Со­суд охла­жда­ют до тем­пе­ра­ту­ры При этом часть па­ров кон­ден­си­ру­ет­ся и об­ра­зу­ет­ся вода мас­сой Опре­де­ли­те объ­ем со­су­да, если дав­ле­ние на­сы­щен­ных па­ров при на­чаль­ной тем­пе­ра­ту­ре рав­но а при ко­неч­ной — Мо­ляр­ная мас­са воды рав­на

В длин­ной за­кры­той труб­ке меж­ду дву­мя порш­ня­ми мас­сой каж­дый на­хо­дит­ся 1 моль иде­аль­но­го газа, мас­са ко­то­ро­го мно­го мень­ше мас­сы порш­ней. В осталь­ном про­стран­стве труб­ки — ва­ку­ум. В на­чаль­ный мо­мент пра­вый пор­шень име­ет ско­рость а ле­вый — Най­ти мак­си­маль­ную тем­пе­ра­ту­ру газа, если стен­ки труб­ки и порш­ни теп­ло­не­про­ни­ца­е­мы. Тем­пе­ра­ту­ра газа в на­чаль­ный мо­мент рав­на Вну­трен­няя энер­гия од­но­го моля газа Тре­ни­ем пре­не­бречь.

Тем­пе­ра­ту­ра ге­лия уве­ли­чи­лась с до Во сколь­ко раз уве­ли­чи­лась сред­няя ки­не­ти­че­ская энер­гия его мо­ле­кул?

От­вет: раз(а)

Тем­пе­ра­ту­ра нео­на умень­ши­лась с до Во сколь­ко раз умень­ши­лась сред­няя ки­не­ти­че­ская энер­гия его мо­ле­кул?

От­вет: раз(а)

В со­су­де со­дер­жит­ся ар­гон, аб­со­лют­ная тем­пе­ра­ту­ра ко­то­ро­го рав­на 300 К. Кон­цен­тра­цию ар­го­на умень­ши­ли в 2 раза, при этом его дав­ле­ние уве­ли­чи­лось в 1,5 раза. Опре­де­ли­те уста­но­вив­шу­ю­ся аб­со­лют­ную тем­пе­ра­ту­ру газа.

От­вет: К