Сайт учителя физики Поповой Ирины Александровны

2.2.1. Тепловое равновесие и температура

5F6B76 Теплоизолированный цилиндр разделён подвижным теплопроводящим поршнем на две части. В одной части цилиндра находится гелий, а в другой – аргон. В начальный момент температура гелия равна 300 К, а аргона – 900 К, объёмы, занимаемые газами, одинаковы, а поршень находится в равновесии. Во сколько раз изменится объём, занимаемый гелием, после установления теплового равновесия, если поршень перемещается без трения? Теплоёмкостью цилиндра и поршня пренебречь.

2.2.2. Внутренняя энергия.

22797 98EA22 На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его давления р в процессе 1–2–3. Постройте график этого процесса на рисунке 2 в переменных p-V. Точка, соответствующая состоянию 1, уже отмечена на этом рисунке. Построение объясните, опираясь на законы молекулярной физики.


Рис. 1	Рис. 2

Р-2015-28 Теплоизолированный сосуд объемом V = 2 м³ разделен теплоизолирующей перегородкой на две равные части. В одной части сосуда находится 2 моль Не, а в другой — такое же количество моль Аr. Температура гелия Т₁ = 300 К, а температура аргона Т₂ = 600 К. Определите парциальное давление аргона в сосуде после удаления перегородки.

18733 AE8A4A Два одинаковых теплоизолированных сосуда соединены короткой трубкой с краном. Объём каждого сосуда V = 1 м³. В первом сосуде находится ν₁= 1 моль гелия при температуре T₁= 400 К; во втором – ν₂= 3 моль аргона при температуре T₂. Кран открывают. После установления равновесного состояния давление в сосудах p = 5,4 кПа. Определите первоначальную температуру аргона T₂.

22478 A2199F B9156B Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре T₁ = 600 K и давлении p₁ = 4·10⁵ Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его температура при расширении обратно пропорциональна объёму. Конечное давление газа p₂ = 10⁵ Па. На какую величину изменилась внутренняя энергия аргона в результате расширения?

2.2.3. Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение.

Р-2007-31 В ясный летний день наиболее жарко бывает не в полдень, а несколько позднее. Почему?

Р-2007-32 Закрытая банка с небольшим количеством воды снабжена тонкой горизонтальной трубкой для выхода пара. Банка помещена на тележку, которая катается с малым трением по горизонтальным рельсам. Под неподвижной вначале тележкой стоит газовая горелка, которая может нагревать банку (см. рисунок). Опишите процессы превращения энергии, которые будут происходить в данной системе после зажигания горелки под банкой, а также причины и характер движения банки.

Р-2007-34 Медный стержень укреплен на штативе в горизонтальном положении. К нижней поверхности стержня на равных расстояниях друг от друга приклеены маленькими кусочками воска тяжелые стальные шарики. Один конец стержня начинают нагревать пламенем газовой горелки.
1) Опишите, что будет происходить с шариками, и объясните это явление.
2) Что изменится, если нагревать конец медного стержня не одной, а сразу двумя такими же горелками?
3) Что изменится по сравнению с первым опытом, если заменить медный стержень на стальной и нагревать его конец одной такой же горелкой? Во всех трех опытах начальные температуры стержней одинаковы.

2.2.4. Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества

Р-2007-54 В калориметре нагревается 200 г вещества. В начальный момент времени вещество находилось в твердом состоянии. На рисунке представлен график зависимости температуры вещества в калориметре от времени. Пренебрегая теплоемкостью калориметра и тепловыми потерями и предполагая, что подводимая к сосуду мощность постоянна, определите удельную теплоемкость твердой фазы, если удельная теплоемкость жидкости c_ж = 2,8 кДж/кг·К.

2.2.5. Удельная теплота парообразования.
Удельная теплота плавления.
Удельная теплота сгорания топлива

Р-2007-56 На рисунке представлен график изменения температуры вещества в калориметре с течением времени. Теплоемкостью калориметра и тепловыми потерями можно пренебречь и считать, что подводимая к сосуду мощность постоянна. Рассчитайте удельную теплоемкость вещества в жидком состоянии. Удельная теплота плавления вещества равна 100 кДж/кг. В начальный момент времени вещество находилось в твердом состоянии.

2.2.6. Элементарная работа в термодинамике
2.2.7. Первый закон термодинамики. Адиабата

7DC495 Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, график которого изображён на рисунке в координатах p - n, где p - давление газа, n - его концентрация. Определите, получает газ теплоту или отдаёт в процессах 1-2 и 2-3. Ответ поясните, опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики.

18231 На полу неподвижного лифта стоит теплоизолированный сосуд, открытый сверху. В сосуде под тяжёлым подвижным поршнем находится одноатомный идеальный газ. Поршень находится в равновесии. Лифт начинает равноускоренно опускаться вниз. Опираясь на законы механики и молекулярной физики, объясните, куда сдвинется поршень относительно сосуда после начала движения лифта и как при этом изменится температура газа в сосуде. Трением между поршнем и стенками сосуда, а также утечкой газа из сосуда пренебречь.

Р-2016-37 На рисунке изображено изменение состояния 1 моль идеального одноатомного газа. Начальная температура газа 27° С. Какое количество теплоты сообщено газу в этом процессе?

4BA5E7 Один моль одноатомного идеального газа переходит из состояния 1 в состояние 3 в соответствии с графиком зависимости его объёма V от температуры T (T₀ = 100 К). На участке 2 - 3 к газу подводят 2,5 кДж теплоты. Найдите отношение работы газа А₁₂₃ ко всему количеству подведенной к газу теплоты Q₁₂₃.

Р-2016-74 На диаграмме (см. рисунок) представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3?

F690E5 Одно и то же постоянное количество одноатомного идеального газа расширяется из одного и того же начального состояния р₁, V₁ до одного и того же конечного объёма V₂ первый раз по изобаре 1-2, а второй - по адиабате 1-3 (см. рисунок). Отношение работы газа в процессе 1-2 к работе газа в процессе 1-3 равно A₁₂/A₁₃= k = 2. Чему равно отношение х количества теплоты Q₁₂, полученного газом от нагревателя в ходе процесса 1-2, к модулю изменения внутренней энергии газа |U₃−U₁| в ходе процесса 1-3?

П-2018-2 1 моль одноатомного идеального газа совершает процесс 1—2—3, график которого в координатах V—T показан на рисунке. Известно, что объём газа V в процессе 1-2 увеличился в 1,5 раза. Какое количество теплоты было сообщено газу в процессе 1—2—3, если его температура Т в состоянии 1 равна 300 К, а в состоянии 3 равна 600 К?

Репет-2017-2 Одноатомный идеальный газ неизменной массы совершает циклический процесс, показанный на рисунке. Газ отдаёт за цикл холодильнику количество теплоты |Q_X| = 8 кДж. Чему равна работа газа за цикл?

3023D1 Над одноатомным идеальным газом проводится циклический процесс, показанный на рисунке. На участке 1-2 газ совершает работу А₁₂ = 1000 Дж. Участок 3-1 - адиабата. Количество теплоты, отданное газом за цикл холодильнику, равно |Q_хол| = 3370 Дж. Количество вещества газа в ходе процесса не меняется. Найдите работу |A₃₁| внешних сил на адиабате.

19014 28EA8D С идеальным одноатомным газом, который находится в сосуде с поршнем, провели два опыта. В первом опыте газу сообщили, закрепив поршень, количество теплоты Q₁, в результате чего его температура повысилась на ΔТ = 1 К. Во втором опыте, предоставив газу возможность изобарно расширяться, сообщили ему количество теплоты Q₂, которое на 208 Дж больше, чем Q₁. В результате температура газа повысилась, как и в первом случае, на ΔТ. Какова, по данным этих двух опытов, молярная масса газа, если его масса m = 1 кг?

4DE1A3 Сосуд объёмом V = 10 л содержит ν = 0,5 моль гелия при t = 17 °C. Если давление внутри сосуда превысит атмосферное в 9 раз, то сосуд лопнет. Найдите максимальное количество теплоты Q, которое можно сообщить гелию, чтобы сосуд не лопнул. Атмосферное давление p_a = 10⁵ Па.

2014-405 Гелий в количестве ν = 3 моль изобарически сжимают, совершая работу A₁ = 2,4 кДж. При этом температура гелия уменьшается в 4 раза: T₂= T₁/4. Затем газ адиабатически расширяется, при этом его температура изменяется до значения T₃= T₁/8. Найдите работу газа А₂ при адиабатическом расширении.

17758 97E7BE 4BCC33 Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре T₁ = 600 К и давлении p₁ = 4·105 Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его температура при расширении обратно пропорциональна объёму. Конечное давление газа p₂ = 105 Па. Какое количество теплоты газ отдал при расширении, если при этом он совершил работу A = 2493 Дж?

FA180A Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре T₁ = 600 К и давлении p₁ = 4·10⁵ Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его давление при расширении обратно пропорционально квадрату объёма. Конечный объём газа вдвое больше начального. Какое количество теплоты газ отдал при расширении, если при этом он совершил работу A = 2493 Дж?

18828 34B425 Д-2017 В вакууме закреплён горизонтальный цилиндр (см. рисунок). В цилиндре находится гелий, запертый поршнем. Поршень массой 90 г удерживается упорами и может скользить влево вдоль стенок цилиндра без трения. В поршень попадает пуля массой 10 г, летящая горизонтально со скоростью 400 м/с, и застревает в нём. Температура гелия в момент остановки поршня в крайнем левом положении возрастает на 64 К. Чему равно количество вещества гелия в цилиндре? Считать, что за время движения поршня газ не успевает обменяться теплом с цилиндром и поршнем.

BB2FF8 В горизонтальном цилиндре с гладкими стенками под массивным поршнем с площадью S находится одноатомный идеальный газ. Поршень соединён с основанием цилиндра пружиной. В начальном состоянии расстояние между поршнем и основанием цилиндра равно L, а давление газа в цилиндре равно внешнему атмосферному давлению p₀ (см. рисунок). Затем газу было передано количество теплоты Q, и в результате поршень медленно переместился вправо на расстояние b. Чему равна жёсткость пружины k?

17688 1D4573 В сосуде объёмом V = 0,02 м³ с жёсткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью s, заткнутое пробкой. Максимальная сила трения покоя F пробки о края отверстия равна 100 Н. Пробка выскакивает, если газу передать количество теплоты не менее 15 кДж. Определите значение s, полагая газ идеальным.

17549 0EBBB7 399D49 В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом подвижным поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Давление окружающего воздуха p = 10⁵ Па. Трение между поршнем и стенками сосуда пренебрежимо мало. В процессе медленного охлаждения от газа отведено количество теплоты |Q| = 75 Дж. При этом поршень передвинулся на расстояние x = 10 см. Чему равна площадь поперечного сечения поршня?

Р-2018-56 Внутри закрытого вертикального цилиндрического сосуда с теплопроводящими стенками находится тонкий тяжелый горизонтальный поршень, который может двигаться без трения. Поршень подвешен на легкой вертикальной нерастяжимой нити, прикрепленной к центру верхней крышки сосуда. Расстояние между дном сосуда и поршнем составляет Н = 50 см, а между поршнем и крышкой сосуда - вдвое больше. В сосуде под поршнем и над поршнем находятся при одинаковой температуре равные количества идеального одноатомного газа. При этом сила натяжения нити равна F = 10 Н. Сосуд с газом медленно нагревают. Какое количество теплоты нужно сообщить всему газу в сосуде для того, чтобы поршень начал подниматься вверх?

Р-2018-55 В вертикальном теплоизолированном цилиндрическом сосуде под поршнем находится 0,5 моль гелия, нагретого до некоторой температуры. Поршень сначала удерживают, затем отпускают, и он начинает подниматься. Масса поршня 1 кг. Какую скорость приобретет поршень к моменту, когда поршень поднимется на 4 см, а гелий охладится на 20 К? Трением и теплообменом с поршнем пренебречь.

Р – 2016 - 334 9FA9FA В вертикальном цилиндре с гладкими стенками, открытом сверху, под поршнем находится одноатомный идеальный газ. В начальном состоянии поршень массой M и площадью основания S покоится на высоте h, опираясь на выступы (см. рис. 1). Давление газа p₀ равно внешнему атмосферному. Какое количество теплоты Q нужно сообщить газу при медленном его нагревании, чтобы поршень оказался на высоте H (см. рис. 2)? Тепловыми потерями пренебречь.

Доср-2020-1-30 В вертикальном цилиндре, закрытом лёгким поршнем, находится бензол (С₆H₆) при температуре кипения t = 80 °C. При сообщении бензолу некоторого количества теплоты часть его превращается в пар, который при изобарном расширении совершает работу, поднимая поршень. Удельная теплота парообразования бензола L = 396 ⋅10³ Дж/кг, а его молярная масса M = 78 ⋅10⁻³ кг/моль. Какая часть подводимого к бензолу количества теплоты идёт на увеличение внутренней энергии системы? Объёмом жидкого бензола и трением между поршнем и цилиндром пренебречь.

2.2.8. Второй закон термодинамики, необратимость.
2.2.9. Принципы действия тепловых машин. КПД.

61D26E 1 моль разреженного гелия участвует в циклическом процессе 1-2-3-4-1, график которого изображён на рисунке в координатах V-T, где V - объём газа, Т - абсолютная температура. Постройте график цикла в координатах p-V, где р - давление газа, V - объём газа.

Опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики, объясните построение графика.

Определите, во сколько раз работа газа в процессе 2-3 больше модуля работы внешних сил в процессе 4-1.

18303 Цикл тепловой машины, рабочим веществом которой является один моль идеального одноатомного газа, состоит из изотермического расширения, изохорного охлаждения и адиабатического сжатия. В изохорном процессе температура газа понижается на ΔТ, а работа, совершённая газом в изотермическом процессе, равна А. Определите КПД тепловой машины.

DA1E75 В тепловом двигателе 1 моль одноатомного разреженного газа совершает цикл 1-2-3-4-1, показанный на графике в координатах p-T, где p - давление газа, Т - абсолютная температура. Температуры в точках 2 и 4 равны и превышают температуру в точке 1 в 2 раза. Определите КПД цикла.

Демо-2020-28 1 моль разреженного гелия участвует в циклическом процессе 1-2-3-4-1, график которого изображён на рисунке в координатах V-T, где V - объём газа, Т - абсолютная температура. Постройте график цикла в координатах p-V, где р - давление газа, V - объём газа. Опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики, объясните построение графика. Определите, во сколько раз работа газа в процессе 2-3 больше модуля работы внешних сил в процессе 4-1.

Э-2015-334 Изменение состояния постоянной массы одноатомного идеального газа происходит по циклу, показанному на рисунке. При переходе из состояния 2 в состояние 3 газ совершает работу A₂₃ = 5 кДж. Какое количество теплоты газ отдаёт за цикл холодильнику?

2.2.8. Второй закон термодинамики, необратимость.
2.2.9. Принципы действия тепловых машин. КПД.
2.2.10. Максимальное значение КПД. Цикл Карно

18729 219235 Тепловая машина с максимально возможным КПД имеет в качестве нагревателя открытый сверху резервуар с кипящей водой, а в качестве холодильника – сосуд со льдом при 0 °С. Атмосферное давление равно 10⁵ Па. Какая масса льда растает при совершении машиной работы 1 МДж? Ответ в кг округлите до десятых.

Полезные ссылки
Презентации по математике Презентации по алгебре Презентации по геометрии		Презентации по физике Презентации по астрономии Презентации по информатике



	Copyright MyCorp © 2024