МЕНЮ
  • Салон
  • Советы
  • Топливо
  • Трансмиссия
  • Тюнинг
  • Управление
  • Контакты

Гелий и водород находятся в теплоизолированном цилиндре под поршнем объем занимаемый смесью газов

Обновлено: 29.01.2025

Объем, занимаемый смесью газов V0 = 1 л, давление P0 = 37 атм. При адиабатическом расширении смеси газов относительное уменьшение температуры составило 75%. Найти работу, совершаемую при этом смесью газов, если масса водорода в 1,5 раза больше массы гелия.

Специалист по осуществлению планирования всех этапов строительства подземных сооружений и разработки горных выработок (шахты,карьеры,скважины)

Q=Pt => Q=5 Вт* 5 с = 25 Дж

P=UI => U=P/I => U=5 Вт / 1А = 5 В

R=U/I => R= 5 В / 1 А = 5 Ом

Ответ: 5 Ом; 5 В; 25 Дж

Q=I^2*R*t=UIt => u=Q/(I*t)
Q=540000 Дж
I= 5 A
t=15 мин= 900 с
Все известно, подставляем в формулу:
U=540000/(5*900)=120

1)В алюминиевой. Потому что у алюминиевой ложки больше удельная теплоемкость он плохой проводник тепла.
2)?
3)?
4)?

В приведенной схеме R1=3 Ом, R2=5 Ом и R3=4 Ом. Каково показание вольтметра (В), если показание амперметра равно 3 А? Внутренним

Как должна измениться мощность мотора насоса,чтобы он стал перегонять через узкое отверстие вдвое большее количество воды в един

На тело массой 1 кг на луне действует сила тяжести1.6 ниютонов. Определите вес человека массой 50 кг на луне

Определите вид силы, изображённой на рисунке. A) сила упругости B) сила тяжести C) сила трения D) сила Архимеда

В закрытом баллоне находится 320г. СО при 140кПа и 30 градусах Цельсия. Вычислить массу СО2 в этом же баллоне если газ находится

Работа для выхода электронов для никеля равна 4,14 эВ. Наибольшая длинна света. остальное на картинке.

Сравните кинетическую энергию спортсмена массой 60 кг, пробежавшего стометровку за 10 с, и кинетическую энергию теннисного мяча

Тело массой 2кг брошено под углом 600 к горизонту с начальной скоростью 12м/с. Каково минимальное значение кинетической энергии

С какой силой притягиваются два железнодорожных вагона массой 50т каждый, если расстояние между ними равно 120 м?

1. Подвижный поршень весом mg, подвешенный на пружине, делит объем вертикально расположенного пустого цилиндра на две части. В положении равновесия высота нижней части цилиндра h0, удлинение пружины x0. В нижнюю часть цилиндра впускают ν молей воздуха. После установления равновесия пружина оказывается сжатой. Величина деформации сжатой пружины x1 = 2x0. После этого воздух медленно охлаждают до некоторой температуры, так что в конечном состоянии деформация сжатой пружины x2 = x0. 1) Найти конечную температуру воздуха. 2) Найти работу, совершенную воздухом в процессе охлаждения.

2. Подвижный поршень весом mg, подвешенный на пружине, делит объем вертикально расположенного откачанного цилиндра на две части. В положении равновесия высота нижней части цилиндра h0, а удлинение пружины x0. В нижнюю часть цилиндра впускают ν молей воздуха. После установления равновесия удлинение пружины оказалось равным x1 = x0/4. Затем воздух в цилиндре стали медленно охлаждать, так что в конце процесса охлаждения удлинение пружины оказалось x2=3x1. 1) Найти конечную температуру воздуха в цилиндре. 2) Найти работу, совершенную воздухом в процессе охлаждения.

3. Равные массы гелия и водорода находятся в теплоизолированном цилиндре под поршнем. Объем цилиндра V0 = 1 л, давление в нем P0 = 9 атм. При адиабатическом расширении смесь газов совершает работу A = 650 Дж. Найти относительное изменение температуры смеси.

4. Гелий и водород находятся в теплоизолированном цилиндре под поршнем. Объем, занимаемый смесью газов V0 = 1 л, давление P0 = 37 атм. При адиабатическом расширении смеси газов относительное уменьшение температуры составило 75%. Найти работу, совершаемую при этом смесью газов, если масса водорода в 1,5 раза больше массы гелия.

5. В цилиндре под давлением P = 2 атм находится смесь гелия и водорода. Изобарический нагрев смеси газов приводит к увеличению объема цилиндра на ∆V = 1 л. На сколько изменилась при этом внутренняя энергия смеси газов? Масса водорода в 1,5 раза больше массы гелия.

6. В сосуде объемом V = 1 л находится смесь гелия и водорода. При изохорическом нагреве смеси к ней подвели количество теплоты Q = 220 Дж. При этом давление в сосуде возросло на ∆P = 1 атм. Найти отношение числа молей водорода к числу молей гелия в сосуде.

7. Чтобы поднять температуру 1 кг неизвестного газа на один градус при постоянном давлении, требуется 909 Дж тепла, а при постоянном объеме — 650 Дж. Что это за газ?

8. Разреженный газ нагревают в сосуде постоянного объема, при этом его удельная теплоемкость оказывается равной 740 Дж/(кг • К). Что это за газ?

9. Моль гелия сжимают в адиабатическом процессе так, что относительные изменения давления ∆P/P , объема ∆V/V и температуры ∆T/T газа малы. Найти относительное изменение давления газа, если над ним была совершена работа A = 15 Дж. Начальная температура газа T = 300 К.

10. Моль гелия из начального состояния с температурой T = 300 К расширяется в адиабатическом процессе так, что относительные изменения давления ∆P/P , объема ∆V/V и температуры газа ∆T/T малы. Найти работу A, совершенную газом, если относительное изменение его давления ∆P/P = −1/120.

11. Моль гелия сжимают в адиабатическом процессе так, что относительные изменения давления ∆P/P , объема ∆V/V и температуры ∆T/T газа малы. На сколько процентов изменяется давление газа, если относительное изменение температуры ∆T/T = 0,0032?

12. Моль гелия расширяется в процессе P 2 V = const так, что изменение температуры газа составило ∆T = 0,3 К. Какую по величине работу совершил газ, если относительные изменения его давления ∆P/P, объема ∆V/V и температуры ∆T/T малы?

13. Температура гелия увеличивается в 1,5 раза в процессе PV 2 = const (P — давление газа, V — его объем). При этом внутренняя энергия газа изменилась на ∆U = 300 Дж. Найти: 1) минимальное давление гелия в этом процессе Pmin, 2) начальный объем газа V1. Максимальное давление, которое было у газа в этом процессе, составило Pmax = 9 • 10 5 Па.

14. Температура гелия уменьшается в 2 раза в процессе P 2 V = const (P — давление, V — объем газа). Найти: 1) начальный объем газа V1, 2) изменение его внутренней энергии в процессе охлаждения. Начальное давление газа P1 = 10 5 Па, а минимальный объем, который он занимал в процессе охлаждения, составил Vmin = 1 л.

15. Температура гелия уменьшается в 3 раза в процессе PV 2 = const (P — давление газа, V — его объем) При этом его внутренняя энергия изменилась на величину, равную 50 Дж. Найти: 1) максимальное давление газа Pmax, 2) величину объема газа Vк в конечном состоянии. Минимальное давление газа в этом процессе составило Pmin = 10 5 Па.

16. Температура гелия увеличилась в 3 раза в процессе P 2 V = const (P — давление, V — объем газа), а его внутренняя энергия изменилась на 100 Дж. Найти: 1) начальный объем V1 газа; 2) начальное давление P1 газа. Максимальный объем, который занимал газ в процессе нагрева, равнялся Vmax = 3 л.

Ответы


1. .


2. .


3. .

Люблю задачи, которые предлагает своим слушателям ЗФТШ МФТИ. Всегда что-то интересное!

Задача 1. В цилиндре под давлением атм находится смесь газов: гелия и водорода . Изобарический нагрев смеси газов приводит к увеличению объёма цилиндра на л. На сколько изменилась при этом внутренняя энергия смеси газов? Масса водорода в 1,5 раза больше массы гелия. Молярные массы гелия и водорода равны соответственно 4 г/моль и 2 г/моль.

Решение. Во-первых, процесс изобарный, значит,

По закону Дальтона и закону Менделеева-Клапейрона

\[p=p_{H_2}+p_{He}=\frac{\nu_{H_2}RT_1}{V_1}+\frac{\nu_{He}RT_1}{V_1}\]

\[\Delta T=\frac{ T_1 }{ V_1}\Delta V =\frac{p\Delta V}{R(\nu_{H_2}+\nu_{He})}\]

Теперь запишем изменение внутренней энергии, при этом помним, что водород – двухатомный газ, а гелий – одноатомный.

\[\Delta U=\frac{3}{2}\nu_{He}R\Delta T+\frac{5}{2}\nu_{H_2}R\Delta T\]

\[\Delta U= R\Delta T\left( \frac{3}{2}\nu_{He} +\frac{5}{2}\nu_{H_2}\right)\]

\[\Delta U= R\cdot \frac{p\Delta V}{R(\nu_{H_2}+\nu_{He})}\left( \frac{3}{2}\nu_{He} +\frac{5}{2}\nu_{H_2}\right)\]

\[\Delta U= \frac{p\Delta V}{(\frac{\nu_{H_2}}{\nu_{He}}+1)}\left( \frac{3}{2}} +\frac{5\nu_{H_2}}{2\nu_{He}}\right)\]

Теперь займемся массами:

\[\frac{ \nu_{H_2}}{ \nu_{He}}=1,5\frac{ M_{He}}{ M_{H_2}}=\frac{3}{2}\cdot \frac{4}{2}=3\]

Подставляем в формулу, полученную для :

\[\Delta U= \frac{p\Delta V}{(3+1)}\left( \frac{3}{2}} +\frac{5}{2}\cdot 3\right)\]

\[\Delta U= \frac{9}{4}p\Delta V=\frac{9}{4}\cdot 2\cdot10^5\cdot 10^{-3}=450\]

Задача 2. Дачный домик отапливается с помощью электрических батарей. При температуре батарей С и температуре наружного воздуха С в домике устанавливается температура С. Во сколько раз нужно увеличить силу тока в батареях, чтобы в комнате поддерживалась прежняя температура в холодные дни при наружной температуре С? Какова при этом будет температура батарей ? Электрическое сопротивление нагревательных

элементов батарей можно считать не зависящим от температуры.

Решение. Количество теплоты, отдаваемое батареей воздуху в комнате, пропорционально разности температур батареи и воздуха:

Аналогично и при повышенной температуре батарей:

Но то тепло, которое сообщает батарея воздуху, при том, что температура в доме остается постоянной, очевидно, равно тому количеству теплоты, которое просачивается сквозь окна и крышу дома:

Равны дроби, равны числители – равны и знаменатели:

Так как по закону Джоуля-Ленца

\[\frac{ I_2}{ I_1}=\sqrt{\frac{Q_2}{Q_1}}=\sqrt{\frac{ t-t_2}{ t-t_2}}=\sqrt{\frac{ 45}{ 30}}=\sqrt{1,5}\]

Ответ: температура батареи , отношение величин токов – .

Задача 3. Один киломоль газа при изобарическом расширении совершает работу кДж. В исходном состоянии объём газа м , а температура K. Каковы параметры газа после расширения?


Уравнению Менделеева -Клапейрона подчиняются газы, которые могут считаться идеальными или близкими к идеальным по своим свойствам. В этой статье для вас собраны решения задач посложнее.

Задача 1. В неплотно закрытом баллоне объемом м при температуре 293 К и давлении 10МПа находится водород. Сколько водорода было потеряно, если из оставшегося водорода может образоваться вода массой 0,5 кг?

Определим сначала, сколько водорода было при данных условиях:

\[\nu=\frac{pV}{RT}=\frac{10\cdot 10^6\cdot 10^{-2}}{8,31 \cdot 293}=41\]

Итак, водорода было ровно 41 моль. Теперь выясним, сколько осталось. Молярная масса воды – 18 г/моль. Поэтому в 0,5 кг содержится моль воды. Так как в каждую молекулу воды входит два атома водорода, то и газообразного водорода из такого количества воды получилось бы ровно 28 моль. Поэтому утечка составила моль. Можно перевести это количество в массу: 13 моль водорода весят г.

Задача 2. В сосуде объемом 1 л находится идеальный газ. Сколько молекул газа нужно выпустить из сосуда, чтобы при понижении температуры в 2 раза его давление уменьшилось в 4 раза? Первоначальная концентрация молекул м .

Запишем, что было вначале:

Тогда для второго состояния

Разделим теперь на :

Иными словами, нужно выпустить половину молекул, или молекул, учитывая, что в литре их количество в тысячу раз меньше, чем в кубическом метре.

Ответ: молекул.

Задача 3. По трубе, площадь сечения которой м , течет углекислый газ под давлением Па при температуре К. Найти среднюю скорость протекания газа по трубе, если через поперечное сечение за время мин. проходит газ массой 20 кг.

Скорость газа нам необходимо получить в м/с. Пока что у нас есть некоторая величина , которую можно выразить в кг/с: .

Уравнение состояния газа:

Объем газа: , где – поперечное сечение трубы, – длина.

Тогда можем записать уравнение так:

Разделив уравнение на время , мы получили слева отношение – как раз скорость, а справа ту самую величину , которую мы знаем. Тогда:

\[\upsilon =\frac{m}{t}\frac{RT }{M pS }= \frac{1}{30}\frac{8,31\cdot280 }{0,044\cdot 3,92\cdot10^5\cdot 5 \cdot 10^{-4}}=8,9\]

Ответ: скорость газа 8,9 м/с

Задача 4. Аэростат объемом м наполняется молекулярным водородом при температуре К и давлении Па. Какое время будет производиться наполнение оболочки аэростата, если из баллонов каждую секунду переходит в аэростат г водорода? До наполнения оболочка водорода не содержала, газ считать идеальным.

Нам опять дана величина .

Найдем массу газа в аэростате:

Время наполнения оболочки аэростата тогда

\[t=\frac{m}{\Delta m}=\frac{pVM}{RT\Delta m}=\frac{10^5\cdot300 \cdot0,002}{8,31\cdot300\cdot0,025}=962,7\]

Получили результат в секундах, тогда в минутах это минут.

Задача 5. Цилиндрический сосуд длиной см разделен на две части легкоподвижным поршнем. При каком положении поршня давление в обеих частях сосуда будет одинаковым, если одна часть заполнена кислородом, а другая водородом такой же массы? Температура в обеих частях цилиндра одинакова.

Давление и температура газов одинаковы, массы тоже. Разделим уравнения друг на друга:

Таким образом, при равном сечении сосуда объемы газов будут относиться как отношения длин отрезков справа и слева от поршня. Когда имеем отношение, то всегда надо сложить части: всего сосуд разделится на 16+1=17 частей, тогда каждая из них будет пропорциональна см длины сосуда. Понятно, что кислород, будучи тяжелее, займет меньшую часть сосуда, а водород – большую, так как на 1 моль кислорода приходится 16 моль водорода. Кислород займет часть сосуда, равную 5 см по длине, а водород – часть сосуда, равную 80 см.

Подготовка к олимпиаде

1 1 класс

1 . В экспедиции испортился барометр. Геолог взял стеклянную трубку и закрыл один ее конец. Открытым концом поставил трубку на поверхность воды в озере и стал опускать ее. Когда верхний закрытый конец трубки сравнялся с поверхностью воды, длина столбика вошедшей в трубку воды оказалась равной lo = 3 см. Геолог измерил еще длину всей трубки l = 58 см, вспомнил значение плотности воды 1 г/см 3 и ускорения свободного падения g = 9,8 м/с 2 и определил атмосферное давление. Определите его и вы. решение

2. Идеальный газ перевели из состояния с давлением с давлением p 1 = 204 кПа и объемом V = 90 л в состояние с давлением p 2 = 170 кПа и объемом V 2 = 108 л. Определите изменение внутренней энергии газа в этом процессе. решение

3 . На плоскую горизонтальную поверхность стола вылили жидкость объемом V с коэффициентом поверхностного натяжения на границе с воздухом s и плотностью r . Оцените площадь пятна от разлившейся жидкости. (Поверхностное натяжение на границах воздух – стол и жидкость – стол не учитывать). решение

4 . Равные массы гелия и водорода находятся в теплоизолированном цилиндре под поршнем. Объем цилиндра V о , давление в нем P о . Смесь газов расширяется и совершает работу A. Найти относительное изменение температуры смеси. решение

5 . Две бусинки с массами m1 и m2 нанизаны на горизонтальный стержень так, что могут перемещаться по нему без трения, и соединены нерастяжимой длинной нитью l. Стержень равномерно вращают вокруг вертикальной оси, расположенной между бусинками. Бусинка m1 соединена с осью невесомой пружиной жесткости k и длиной s (в недеформированном состоянии). При каком положении бусинок относительно оси вращения не будет происходить перемещение бусинок по стержню. При какой угловой скорости это положение будет устойчивым? решение

6 . Теплонепроницаемый сосуд разделен по горизонтали на две части невесомым подвижным поршнем, проводящим (слабо) тепло. В одной части находится 56 грамм азота при температуре T1 = 300 K, а в другой – 32 грамма кислорода при температуре T2 = 400 K. Найти работу, совершенную одним газом над другим. Во сколько раз изменится отношение объемов газов после установления равновесия? Трением пренебречь. решение

7 . В теплоизолированном сосуде находится идеальный газ. После того, как 20 % его выпустили, абсолютная температура оставшегося газа в сосуде понизилась на 10 %. На сколько процентов при этом изменилась внутренняя энергия газа в сосуде? решение

8 . Металлический стержень длиной l равномерно вращается в однородном магнитном поле индукции B вокруг оси, перпендикулярной к этому стержню и проходящей через один из его концов. Какая разность потенциалов Dj возникает на концах стержня, если за время D t он поворачивается на угол a ? Линии вектора магнитной индукции перпендикулярны к стержню. решение

9 . Определите длину математического маятника, если он за некоторое время совершает n 1 = 12 колебаний, а после укорачивания нити на D l = 28 см за тоже время – n 2 = 16 колебаний. решение

10 . Диаграмма изменения состояния одноатомного идеального газа представляется участком 1-2 параболы, вершина которой находится в начале координат. Какая часть полученной газом теплоты пошла в этом процессе на изменение внутренней энергии газа и, какая – на совершение им работы? решение

Читайте также:

      
  • Погнулась защита двигателя машина гудит пежо 308
    •   
  • Starline a93 eco инструкция
    •   
  • Греется двигатель тойота королла
    •   
  • Опель вектра а горит лампочка давления
    •   
  • Механизм стеклоподъемника шкода октавия а5
  • Контакты
  • Политика конфиденциальности