Значението на преподаването на физика в училище. Масата на газа е постоянна Тема: Вътрешна енергия

Цели на урока:

Образователни:

1. Въведете концепцията за вътрешна енергия,
2. Да се ​​разкрие научното идеологическо значение на вътрешната енергия на тялото като сума от кинетичната енергия на движението на молекулите и потенциалната енергия на тяхното взаимодействие.
3. Запознайте учениците с два начина за промяна на вътрешната енергия,
4. Научете се да решавате проблеми с качеството

Разработване:

Разработване:

1. Способност за прилагане на теорията на практика
2. Наблюдение и независимост
3. Мисленето на учениците чрез логически учебни дейности

Образователни:

Продължете формирането на идеи за единството и взаимовръзката на природните явления

План на урока:

1. Молекулярно-кинетична интерпретация на понятието вътрешна енергия на тялото.
2. Извеждане на формулата за вътрешната енергия на идеалния газ
3. Начини за промяна на вътрешната и увеличаване на работата

Формулирайте хипотези и правете изводи, решавайте качествени проблеми

Тип урок:

Изучаване на нов материал.

Форма на урока: комбинирана.

Комплексно методическо осигуряване, мултимедиен проектор, компютър, екран.

Методи на преподаване.

1. Глаголен.
2. Визуално.
3. Практичен.

По време на занятията

Тема: Вътрешна енергия

1. Организационен момент.

2. Усвояване на нов материал.

Вътрешна енергия. Вътрешна енергия на идеален газ.

От 8 клас знаем, че вътрешната енергия е енергията на движението и взаимодействието на частиците (молекулите), които изграждат тялото.

В същото време изключваме от разглеждането механичната енергия на тялото като единно цяло (приемаме, че тялото е неподвижно в дадена референтна система и потенциалната енергия на взаимодействието му с други тела е равна на 0).

По този начин ние се интересуваме само от енергията на хаотичното движение на молекулите и тяхното взаимодействие помежду си. Вътрешната енергия е функция от състоянието на тялото, т.е. зависи от температурата и други параметри на системата.

Вътрешната енергия се обозначава - U.

Вътрешна енергия на идеален газ.

Нека се опитаме да изчислим вътрешната енергия на идеалния газ. Идеалният газ е модел на много разреден газ, в който взаимодействието на молекулите може да се пренебрегне, т.е. вътрешната енергия на идеалния газ се състои само от кинетичната енергия на молекулярното движение, която е лесно да се изчисли чрез средната кинетична енергия на движение:

Вече знаем средната кинетична енергия на молекулярното движение:

Тази формула е вярна само за едноатомен газ.

Ако молекулите на газа са двуатомни (молекулата изглежда като дъмбел), тогава формулата ще бъде различна:

Защо енергията е станала по-голяма е лесно обяснимо, ако фактът е, че двуатомната молекула може не само да се движи напред, но и да се върти. Оказва се, че въртенето също допринася за средната кинетична енергия на молекулата.

Как да вземем предвид приноса към енергията на въртене на молекулите?

Оказва се, че е възможно да се докаже теоремата за равноразпределението на енергията върху степените на свобода, която гласи, че за всяка степен на свобода на движение на молекулите има средно 1/2 kT енергия.

Какво представляват степени на свобода?

Вид молекула	Какви движения на молекула са възможни	брой степени на свобода
едноатомен газ	Всяко движение може да се представи като сума от движения в три независими посоки: x, y, z, ние не вземаме предвид въртенето, така че считаме молекулата за мат. точка	3 степени на свобода
двуатомен газ	В допълнение към транслационното движение, една молекула може също да се върти около две оси (всяко завъртане може да бъде представено като сума от завъртания около две оси). Ние не вземаме предвид въртенето около оста, минаваща по протежение на молекулата, така че молекулите разглеждат постелката. точки. Ние вярваме, че вибрациите на атомите в една молекула не възникват.	3+2=5 степени на свобода
В една газова молекула има три или повече атома.	Има транслационно движение (3 степени на свобода) и са възможни завъртания около три оси (още 3 степени на свобода). Няма вибрации на атоми.	3+3=6 степени на свобода.

3. Решаване на качествени задачи

Решаване на проблеми с качеството (контрол)

1. Молекулният кислород е под налягане 805 Ра в съд с обем 0,8 m3.

При изохорно охлаждане вътрешната енергия на газа ще намалее със 100 kJ.

Какво е крайното налягане на кислорода.

O2
P1 \u003d 105 Pa
V = конст
V = 0,8 m3
U = -100J
P2 - ?

Налягането спадна, P2 = P1 - P
i = 5 – брой степени на свобода
U1 = 5/2 (p1V); U2 = 5/2 (p2V)
U \u003d U1 - U2 \u003d 5/2 (V?p) \u003d\u003e
p=2U/5V
p2= p1- (2U/5V)
p2 = 105 Pa - (2 105J/5 0,8 m3) = 105 Pa - 0,5 105 Pa = 0,5 105 Pa = 5 104 Pa

Отговор: p2 \u003d 5 104 Pa.

2. Определете какво въздушно налягане ще се установи в две стаи с обеми V 1 и V2, ако се отвори врата между тях.

U= 1,25 x 106J.

При решаване на задачи за прилагането на уравнението на Клапейрон-Менделеев не трябва да се забравя, че това уравнение описва състоянието на идеален газ. Освен това трябва да се помни, че всички физически величини, използвани в този раздел, са от статистически характер. Полезно е, когато започвате да решавате проблеми, да начертаете скицна диаграма на процеса с подходящи променливи по координатните оси.

Основни закони и формули

Количеството вещество	или
Уравнение на Клапейрон-Менделеев (уравнение на състоянието на идеалния газ)
Законът на Далтън
Концентрация на молекули
Уравнението на молекулярно-кинетична теория на газовете
Средна кинетична енергия на една идеална газова молекула (вътрешна енергия)
Вътрешна енергия на масата на идеалния газ
уравнение на Майер
Моларен топлинен капацитет и връзката му със специфични
Първият закон на термодинамиката
Работата по разширяване на газовете в процесите:
адиабатен
изотермичен
изобарна
Уравнение на Поасон, свързващо параметрите на газа в адиабатен процес	;
промяна на ентропията
Топлинна ефективност Цикъл на Карно

Примери за решаване на проблеми

Пример 4Кислородна маса 320гр. нагрява се при постоянно налягане от 300 хилпреди 310 хил.Определете количеството топлина, погълнато от газа, промяната във вътрешната енергия и работата на разширяването на газа.

дадено: m=320g=0.32kg; Т1 =300 К; Т2 =310 К

Да намеря: Q, ΔU, A

Решение: Количеството топлина, необходимо за загряване на газа при постоянно налягане, се определя с помощта на I закона на термодинамиката:

замествайки числови стойности и като вземем предвид това, получаваме

Работата на разширението на газ в изобарен процес:

(5)

и след това изваждайки член по член (5) от (4), получаваме:

и замествайки в (3), намираме:

Преглед: Q= ∆U+A; 2910Дж= (2080 +830) Дж

Отговор: Q = 2910 J; Δ U = 2080 J; A = 830J

Пример 5. Намерете средната кинетична енергия на въртеливото движение на една кислородна молекула при температура T=350K, както и кинетичната енергия на въртеливото движение на всички кислородни молекули с маса 4гр.

дадено: T=350K; m = 4g = 4 10 -3 kg; M = 32 kg/kmol

Да намеря: b ε vrñ 0 ; Е квадрат

Решение:За всяка степен на свобода на газова молекула има една и съща средна енергия, където к- константа на Болцман; те абсолютната температура на газа. Тъй като въртеливото движение на двуатомна молекула O2съответства на две степени на свобода, тогава средната енергия на въртеливото движение на кислородна молекула ще бъде

където Н А- номер на Авогадро; v = m/M- количество вещество.

Замествайки това в (3), получаваме N = N A m/M.

Сега заместваме това в (2):

E qr = N á ε vrñ 0 = N A (m/M)á ε vrñ 0 .

Заместваме числовите стойности, получаваме:

E KVR = 6,02 10 -23 mol -1 4,83 10 -21 J 4 10 -3 kg / (32 10 -3 kg / mol) \u003d 364J.

Отговор:á ε vrñ 0 = 4,83 10-21 J; E qr \u003d 364 J

Пример 6Как ще се промени ентропията? 2грводород, заемащ обем 40лпри температура 270Како налягането се удвои при постоянна температура и след това температурата се повиши до 320 хилпри постоянен обем.

дадено: m=2g=2 10 -3 kg; M=2kg/kmol; V = 40l = 4 10 -2 m 3.

Т1 = 270 К; T2=320K; P 2 \u003d 2P 1

Да намеря: Δ С

Решение:Промяната в ентропията се определя по формулата:

където dQе количеството топлина, генерирана в процеса.

Промяната в ентропията според условието се дължи на два процеса:

1) изотермичен и 2) изохоричен. Тогава:

Количество топлина dQ 1И dQ 2намираме от 1-ви закон на термодинамиката за тези процеси:

1) dQ 1 = PdV(защото dT=0за Т=конст)

P намираме от уравнението на Клапейрон-Менделеев:

Тогава И

защото в Т=конст, P 1 V 1 = P 2 V 2

2) (защото dV=0И dA=0в V=конст)

И

;

Замествайки числови стойности, получаваме:

Отговор: Δ S = -2,27 J/K

Задачи за самостоятелно решаване

51. В контейнер с вместимост 10лима сгъстен въздух с температура 27°C. След като част от въздуха беше изпусната, налягането спадна 2 10 5 Ра. Определете масата на освободения въздух. Процесът се счита за изотермичен.

52. Какъв обем заема сместа при нормални условия 4 кгхелий и 4 кгазот?

53. В съд с форма на сфера, чийто радиус 0,2 м, бъда 80гразот. До каква температура може да се нагрее съд, ако стените му могат да издържат на налягане 7 10 5 Ра.

54. При 27°C и налягане 12 10 5 Раплътност на смес от водород и азот 10 g/dm 3. Определете моларната маса на сместа.

55. В контейнер с вместимост 5лбъда 2 кгводород и 1 кгкислород. Определете налягането на сместа, ако температурата на околната среда е 7°C.

56. Идеално налягане на газа 2MPa, концентрация на молекули 2 10 3 см -3. Определете средната кинетична енергия на транслационното движение на една молекула и температурата на газа.

57. Определете средната кинетична енергия на въртеливото движение на една молекула от двуатомен газ, ако общата кинетична енергия на молекулите в 1kmoleтози газ 6.02J.

58. Намерете средната кинетична енергия на въртеливото движение на всички молекули, съдържащи се в 0,25грводород при 27°С.

59. Определете концентрацията на молекулите на идеалния газ при температура 350 хили налягане 1.0MPa.

60. Определете температурата на идеалния газ, ако средната кинетична енергия на транслационното движение на неговите молекули 2,8 10 -19 Дж.

61. Намерете увеличението на вътрешната енергия и работата на разширението 30грводород при постоянно налягане, ако обемът му се е увеличил пет пъти. Начална температура 270К.

62. Азотна маса 1 кг, която е при температура 300 хилкомпресирайте: а) изотермично; б) адиабатично, увеличавайки налягането десетократно. Определете работата, изразходвана за компресиране и в двата случая. Колко топлина трябва да се отчита 1 molкислород, за да свърши работата 10J: а) в изотермичен процес; б) с изобарна?

63. Определете колко топлина трябва да се придаде на въглеродния диоксид с маса 440грда го загрея 10K: а) изохорна, б) изобарна.

64. При нагряване 0.5kmolазотът е прехвърлен 1000Jтоплина. Определете работата на разширение при постоянно налягане.

65. Газ заемащ обем 10лпод напрежение 0,5 MPa, беше изобарно нагрят от 323Kпреди 473K. Намерете работата по разширяването на газа.

66. Газ заемащ обем 12лпод напрежение 0.2MPa. Определете работата, извършена от газа, ако се нагрява изобарно от 300 хилпреди 348K.

67. Намерете работата и промяната на вътрешната енергия с адиабатно разширение 0,5 килограмавъздух, ако обемът му се увеличи пет пъти. Начална температура 17°C.

68. Определете отчетеното количество топлина 14гразот, ако се нагрява изобарно от 37°Спреди 187°С.. Каква работа ще върши и как ще се промени вътрешната му енергия?

69. Колко пъти ще се увеличи обемът 2 molводород по време на изотермично разширение при температура 27°С, ако топлината е изразходвана 8kJ.

70. Определете моларната маса на газа, ако по време на изохорно нагряване от 10°С 20грще е необходим газ 680Jтоплина и при изобарна 1050J.

71. Каква е промяната в ентропията 10грвъздух при изохорно нагряване от 250 хилпреди 800 хил?

72. С изобарното разширение на водорода с маса 20гробемът му се е утроил. Определете промяната в ентропията на водорода по време на този процес.

73. С изохорно нагряване 480грповишено налягане на кислорода 5 веднъж. Намерете промяната в ентропията в този процес.

74. Обем на хелия, маса 1 кг, увеличен в 4 пъти: а) изотермично б) адиабатично. Каква е промяната на ентропията в тези процеси?

75. Намерете промяната в ентропията при нагряване 1 кгвода от 0°Cпреди 100°Си след това го превръща в пара при същата температура.

76. Как ще се промени ентропията по време на изотермично разширение 0,1 кгкислород, ако обемът се промени от 5лпреди 10л?

77. Определете изменението на ентропията при изобарно нагряване 0,1 кгазот от 17 °Спреди 97°С .

78. Лед при температура -30°С,се превръща в пара. Определете промяната в ентропията в този процес.

79. Каква е промяната в ентропията 10грвъздух по време на изобарно разширение от 3лпреди 8л.

1. Каква е промяната в ентропията 20грвъздух при изобарно охлаждане от 300 хилпреди 250 хил?

Качествени задачи

81. Обемът на газа беше намален в 3 пъти и температурата се повишава с 2 пъти. С колко се е увеличило налягането на газа? Считайте газта за идеална.

82. Компресирана пружина беше разтворена в киселина. Каква е била потенциалната енергия на еластичната деформация на пружината?

83. Предлагаме два варианта за обяснение на повдигащата сила на балон, пълен с водород. Според първата - повдигаща сила - силата на Архимед. Според втория, повдигащата сила възниква поради разликата в натиска върху горната и долната част на топката. Как се различават тези обяснения?

84. Обяснете защо изотермичното разширение на газ е възможно само когато му се подаде определено количество топлина?

85. Има ли процес, при който цялата топлина, предадена на работния флуид от нагревателя, се превръща в полезна работа?

86. Може ли цялата вътрешна енергия на газ да се превърне в механична работа?

87. Защо ефективността на двигател с вътрешно горене рязко спада при експлозивното изгаряне на горима смес?

88. Как ще се промени температурата в помещението, ако вратата на работещ хладилник се остави отворена?

89. При нагряване на двуатомен газ неговият топлинен капацитет при високи температури се увеличава рязко с последващ спад. Подобна зависимост се наблюдава и за многоатомните газове. Как може да се обясни това?

90. Определен газ преминава от състояние I във II, първо по изохора, а след това по изобара. В друг случай първо по изобара, след това по изохора. И в двата случая ще се извършва ли една и съща работа?

91. Защо помпата се загрява при помпане на гума на автомобилно колело?

92. Защо металът и дървото с една и съща температура се усещат различно нагрят на допир?

93. Можете ли да сварите вода в хартиена чаша?

94. Защо капките вода върху горещ котлон "живеят" по-дълго, отколкото само върху горещ?

95. Защо водата в чайника "вдига шум" преди да заври?

96. Защо водата кипи по-бързо в съд с капак, отколкото без капак?

97. Може ли балон в земната атмосфера да се издигне до неограничена височина?

98. Парче лед плува в съд, пълен до ръба с вода. Ще прелее ли водата, ако ледът се стопи?

99. Защо дървен молив плува хоризонтално във вода? Обяснете защо ще плува вертикално, ако към един от краищата му е прикрепена тежест?

100. Еднакви оловни топчета се спускат в съдове с еднакъв обем с вода. В един съд температурата на водата 5°С, а в другата 50°C.В кой съд топката ще стигне най-бързо дъното?

тестови въпроси

21. Какво е атом, молекула, йон?

22. Какво се нарича термодинамична система?

23. Какво представляват параметрите на състоянието?

24. Кое състояние на термодинамична система се нарича равновесно, неравновесно?

25. Какво е идеален газ?

26. Какво характеризира уравнението на състоянието?

27. Дайте определението на закона за разпределението на Максуел.

28. Какво представлява законът за разпределението на Болцман?

29. Какво характеризира най-вероятната скорост?

30. Каква е средната аритметична скорост?

31. Какво е топлина?

32. Дефинирайте първия закон на термодинамиката.

33. Какви изопроцеси познавате?

34. Какво е изотермичен процес?

35. Как да се изчисли работата на газа на изохорни и изобарни процеси?

36. Дайте определението на адиабатен процес.

37. Какви физически параметри са свързани с уравнението на Майер?

38. Каква е топлинната мощност на тялото, специфичната и моларната топлинна мощност?

39. Какво казва вторият закон на термодинамиката?

40. Как да увеличим ефективността на топлинния двигател?

9.5 Топлинен капацитет

1) В стая с размери 6 * 5 * 3 m температурата на въздуха е 27 0 C при налягане от 101 kPa. Намерете колко топлина трябва да се отдели от този въздух, за да се понижи температурата му до 17 0 C при същото налягане.

Средният специфичен топлинен капацитет на въздуха е 1,004 kJ/(kg·K). Масата на въздуха в помещението се приема за постоянна. Отговор: 1,06 MJ.

2) 17000 kJ топлина се отделя от азота, съдържащ се в цилиндъра. В същото време температурата му пада от 800 до 200 0 C. Намерете масата на азота, съдържащ се в балона. Отговор: 34,6 кг.

3) В тръбен въздушен нагревател въздухът се нагрява при постоянно налягане от 10 до 90 0 C. Намерете масовия дебит на въздуха, преминаващ през въздушния нагревател, ако той се подава с 210 MJ / h топлина.

Отговор: 2610 кг/ч.

4) Намерете количеството топлина, необходимо за нагряване при постоянен обем от 10 kg азот от 200 0 C до 800 0 C. Отговор: 4,91 MJ.

5) Намерете средните изобарни и изохорни моларни топлинни мощности на продуктите от горенето на горивото, когато те са охладени от 1100 до 300 0 C. Моларните фракции на компонентите на тези продукти на горене са както следва: ; ; ; .

Отговор: J / (mol K); J/ (mol K).

6) Намерете средния специфичен топлинен капацитет на кислорода при постоянно налягане при повишаване на температурата от 600 0 C до 2000 0 C.

Отговор: 1,1476 kJ/(kg K).

7) Намерете средния моларен изобарен топлинен капацитет на въглеродния диоксид при повишаване на температурата му от 200 0 С до 1000 0 С.

Отговор: 52,89 kJ / mol.

8) Въздухът, съдържащ се в цилиндър с вместимост 12,5 m 3 при температура 20 0 C и налягане 1 MPa, се нагрява до температура 180 0 C. Намерете подадената топлина. Отговор: 17,0 MJ.

9) Намерете средните специфични изохорни и изобарни топлинни мощности на кислорода в температурния диапазон 1200 ... 1800 0 С.

Отговор: 0,90 kJ / (kg K); 1,16 kJ/(kg K).

10) Намерете средния моларен изохорен топлинен капацитет на кислорода, когато той се нагрее от 0 до 1000 0 C. Отговор: 25,3 kJ / (kg K).

11) Температурата на смес, състояща се от азот с тегло 3 kg и кислород с тегло 2 kg в резултат на подаването на топлина към нея при постоянен обем, се повишава от 100 до 1100 0 C. Определете количеството подадена топлина. Отговор: 4,1 MJ.

12) Съставът на продуктите от горенето на бензина в цилиндъра на двигателя в молове е, както следва: \u003d 71,25; =21,5; =488,3; =72,5. Температурата на тези газове е 800 0 C, околната среда е 0 0 C. Определете дела на топлинните загуби с отработените газове, ако калоричността на бензина е 43950 kJ / kg.

13) Газовата смес се състои от 2 kg въглероден диоксид, 1 kg азот, 0,5 kg кислород. Намерете средния моларен изобарен топлинен капацитет на сместа в температурния диапазон 200 ... 800 0 C. Отговор: 42,86 J / (mol K).

14) Намерете средните изобарни и изотермични моларни топлинни мощности на продуктите от горенето на горивото, когато те са охладени от 1100 до 300 0 C. Моларните фракции на компонентите на тези продукти на горене са както следва: = 0,09; =0,083; =0,069; =0,758. Отговор: 32,3 J / (mol K); 27,0 J/(mol K).

15) Съставът на отработените газове на двигателя с вътрешно горене в молове е, както следва: \u003d 74,8; =68; =119; =853. Намерете количеството топлина, отделено от тези газове, когато температурата им се понижи от 380 на 20 0 С.

9.6 Термодинамични процеси на газове

1) Какво количество топлина трябва да се придаде на въглеродния диоксид, съдържащ се в цилиндър с вместимост 0,8 m 3, за да се увеличи налягането от 0,1 до 0,5 MPa, като се приеме = 838 J / (kg·K). Отговор: 1,42 MJ.

2) Въздухът в цилиндър с вместимост 100 литра при налягане 0,3 MPa и температура 15 0 C се подава с топлина в размер на 148,8 kJ. Намерете крайната температура и налягането на въздуха в балона, ако специфичният топлинен капацитет = 752 J/(kg·K). Отговор: 560 0 С; 0,87 MPa.

3) Въздух при начални условия V 1 = 0,05 m 3, T 1 = 850 K и стр\u003d 3 MPa се разширява при постоянно налягане до обем от V 2 = 0,1 m 3. Намерете крайната температура, предоставената топлина на промяна във вътрешната енергия и извършената работа за промяна на обема. Отговор: 1700 K; 619 kJ; 150 kJ; 469 kJ.

Изграждане диаграми на процеса

Изграждане диаграми на процеса, протичащо с идеален газ, в координатите p, T и V, T. Масата на газа е постоянна.

Изграждане диаграми на процеса, протичаща с идеален газ, в координатите p, T и p, V. Масата на газа е постоянна.

Изграждане диаграми на процеса, протичаща с идеален газ, в координатите V, T и p, V. Масата на газа е постоянна.

Изграждане диаграми на процеса

Изграждане диаграми на процеса, протичаща с идеален газ, в координатите p, V и p, T. Масата на газа е постоянна.

Изграждане диаграми на процеса
Изграждане диаграми на процеса, протичащо с идеален газ, в координатите p, T и V, T. Масата на газа е постоянна.

Изграждане диаграми на процеса, протичащо с идеален газ, в координатите p, V и T, V. Масата на газа е постоянна.

Начертайте графики на процеса, който протича с идеален газ в координатите p, T и V, T. Масата на газа е постоянна.

Определете температурата на идеален газ в състояние 2, ако състояния 2 и 4 лежат на една и съща изотерма. Температурите T1 и T3 в състояния 1 и 3 са известни.

[µ §]
Идеалният газ последователно се прехвърля от състояние 1 с температура T1 в състояние 2 с температура T2 и след това в състояние 3 с температура T3 и се връща в състояние 1. Намерете температурата T3, ако процесите на промяна на състоянието са настъпили, както е показано на фигурата, и T1 и T2 са известни.

Мол идеален газ участва в топлинния процес 1 ЁC 2 ЁC 3 ЁC 4 ЁC 1, изобразен в p-V координати. Продълженията на отсечки 1 ЁC 2 и 3 ЁC 4 минават през началото, а кривите 1 ЁC 4 и 2 ЁC 3 са изотерми. Начертайте този процес в V-T координати и намерете обем V3, ако обемите V1 и V2 = V4 са известни.

[µ §]
една бенка идеален газ, се прехвърлят от състояние 1 в състояние 2. Определете максималната температура Tmax на газа по време на този процес.

20 g хелий, затворен в цилиндър под буталото, се прехвърлят безкрайно бавно от състояние с обем 32 литра и налягане 4 105 Pa в състояние с обем 9 литра и налягане 15,5 105 Pa. Каква е най-високата температура газ в този процес, ако на графиката на зависимостта на налягането на газа от обема на процеса е изобразена с права линия?

[µ §]
Промяната в положението на идеален газ с постоянна маса е показана на фигурата. В точка 1 температурата на газа T0. Определете температурата на газа в точки 2, 3, 4.

[T2=3T0; Т3=6Т0; Т4=2Т0]
Диаграмата p-V показва графика на процеса на разширяване на газа, при който газът преминава от състояние 1 с налягане p0 и обем V0 в състояние 2 с налягане p0/2 и обем 2V0. начертайте съответната графика на процеса на p-T и V-T диаграмите.

2. Основи на термодинамиката
а) вътрешна енергия на едноатомния газ

µ § U ЁC вътрешна енергия (J)

Б) работа в термодинамиката

µ § A ЁC работа (J)

µ § µ § - промяна на силата на звука

µ § - промяна на температурата

Б) първият закон на термодинамиката

µ § ДУ ЁC промяна във вътрешната енергия

µ § Q ЁC количество топлина

µ § - работа на външни сили върху газ

µ § - работа на газ срещу външни сили

Г) ефективност на топлинен двигател

µ § h ЁC коефициент на производителност (COP)

A ЁC работата, извършена от двигателя

Q1 EC количество топлинаполучени от нагревателя

µ § Q2 ЁC количество топлинапрехвърля се в хладилника

µ § T1 ЁC температура на нагревателя

Т2 ЁC температура на хладилника

Г) количеството топлина

µ § Q ЁC количество топлина (J)

µ § Уравнение на топлинния баланс

Q1 EC количество топлинададено от по-загрятото тяло;

Q2 ЁC е количеството топлина, получено от по-студено тяло.

Какъв обем заема едноатомен идеален газ, ако при нормално атмосферно налягане вътрешната му енергия е 600 J?

Намерете концентрацията на молекулите на идеалния газ в съд с вместимост 2 литра при температура 27 ° C, ако вътрешната му енергия е 300 J.

Каква маса водород е под буталото в цилиндричен съдако при нагряване от 250 до 680 K при постоянно налягане върху буталото, газът извърши работа, равна на 400 J?

При изохорно охлаждане вътрешната енергия намалява с 350 J. Каква работа е извършил газът в този случай? Колко топлина е предадено от газа на околните тела?

Каква работа е извършил едноатомният идеален газ и как се е променила вътрешната му енергия при изобарно нагряване на газа в количество от 2 mol на 50 K? Колко топлина е получена от газа в процеса на топлообмен?

При изобарно охлаждане до 100 K вътрешната енергия на едноатомния идеален газ намалява с 1662 kJ. Каква работа е извършена от газа и колко топлина е предадена от него на околните тела?

[-1108 kJ; -2770 J]
При адиабатно компресиране на газа е извършена работа от 200 J. Как и колко се е променила вътрешната енергия на газа в този случай?

При адиабатния процес газът е извършил работа от 150 J. Как и колко се е променила вътрешната му енергия?

[-150 J]
Каква работа ще извърши кислородът с маса 320 g при изобарно нагряване от 10 K?

Изчислете увеличаването на вътрешната енергия на водорода с маса 2 kg с повишаване на температурата му с 10 K: 1) изохорна; 2) изобарна.

Обемът на кислорода с тегло 160 g, чиято температура е 27 ° C, се удвоява по време на изобарно нагряване. Намерете работата на газа по време на разширение, количеството топлина, което отива при нагряване на кислорода, промяната във вътрешната енергия.

За изобарно нагряване на газ в количество от 800 mol на 500 K му е дадено количество топлина от 9,4 MJ. Определете работата на газа и приращението на неговата вътрешна енергия.

Цилиндър с вместимост 1 литър съдържа кислород при налягане 107 Ра и температура 300 К. Към газа се подава количество топлина от 8,35 kJ. Определете температурата и налягането на газа след нагряване.

Когато количество топлина от 125 kJ се приложи към идеален газ, газът извършва работа от 50 kJ срещу външни сили. Каква е крайната вътрешна енергия на газа, ако енергията му преди добавяне на количеството топлина е била равна на 220 kJ?

Кислородът с тегло 32 g е в затворен съд под налягане 0,1 MPa при температура 17 0C. След нагряване налягането в съда се удвоява. Намерете: 1) обема на съда; 2) температурата, до която се нагрява газът; 3) количеството топлина, предадено на газа.

Какво количество топлина е необходимо за изобарно увеличаване на обема на молекулния азот с тегло 14 g, с температура 27 0C преди нагряване, с 2 пъти?

При адиабатното разширение на въздуха е извършена работа от 500 J. Каква е промяната на вътрешната енергия на въздуха?

[-500 J]
При адиабатно сгъстяване на въздуха от 8 mol хелий в цилиндъра на компресора е извършена работа от 1 kJ. Определете промяната в температурата на газа.

С адиабатното разширение на 64 g кислород O2, което е при нормални условия, температурата на газа се повишава с коефициент 2. Намерете: промяна във вътрешната енергия; работа по разширяване на газа.

[-11,3 kJ; 11,3 kJ]
Температурата на азота с тегло 1,4 kg в резултат на адиабатното разширение спадна с 20 0C. Каква е работата, извършена от газа по време на разширение?

Молекулният кислород заема обем от 2 m3 при нормални условия. Когато газът се компресира без топлообмен с околната среда, се извършва работа от 50,5 kJ. Каква е крайната температура на кислорода?

[T1 (1+ 2A / 5p1V1) = 300,3 K]

Въздухът с тегло 87 кг се нагрява от 10 0С до 30 0С. Определете промяната във вътрешната енергия на въздуха. Моларната маса на въздуха трябва да се приеме равна на 2,910 -2 kg / mol, а въздухът трябва да се счита за двуатомен (идеален) газ.

Намерете промяната във вътрешната енергия на хелия по време на изобарното разширение на газа от начален обем от 10 литра до краен обем от 15 литра. Налягане на газа 104 Pa.

Молекулният кислород е под налягане от 105 Pa в съд с обем 0,8 m 3. При изохорно охлаждане вътрешната енергия на газа намалява със 100 kJ. Какво е крайното налягане на кислорода?

Когато два космически кораба се скачват, техните отделения са свързани помежду си. Обемът на първото отделение е 12 m 3, на второто е 20 m 3. Налягането и температурата на въздуха в отделенията са съответно 0,98105 Pa и 1,02105 Pa, 17 oC и 27 oC. Какво въздушно налягане ще се установи в комбинирания модул? Каква ще бъде температурата на въздуха в него?

Каква е вътрешната енергия на 10 мола едноатомен газ при 27°C?

Колко се променя вътрешната енергия на хелия с тегло 200 g с повишаване на температурата с 20 ° C?

[при 12,5 kJ]
Каква е вътрешната енергия на хелия, запълващ балон с обем 60 m3 при налягане 100 kPa?

Два мола идеален газ се компресират изотермично при 300 K до половината от първоначалния си обем. Каква работа извършва газът? Изобразете качествено разглеждания процес на диаграмата p, V.

[-3,46 kJ]
При някакъв процес газът е извършил работа, равна на 5 MJ, а вътрешната му енергия е намаляла с 2 MJ. Колко топлина се предава на газа в този процес?

При предаване на 300 J топлина на газа вътрешната му енергия намалява със 100 J. Каква работа е извършил газът?

0 мола от едноатомен идеален газ се нагряват до 50°C. Процесът е изобарен. Колко топлина получава газът?

Едноатомният идеален газ получава 2 kJ топлинна енергия от нагревателя. Колко се е променила неговата вътрешна енергия? Процесът е изобарен.

[при 1200 J]
200 J топлина се предава на газа и газът извършва 200 J работа срещу външни сили. Каква е промяната във вътрешната енергия на газа?

[на 50 kJ]
Колко се е променила вътрешната енергия на газа, който е извършил работата на 100 kJ, получавайки количеството топлина 135 kJ?

[при 35 kJ]

Работата, извършена върху газа, беше 25 kJ. Дали газът получава или отделя топлина в този процес? Какво точно е количеството топлина?

[-50 kJ]
Азот с тегло 280 g се нагрява при постоянно налягане до 1000 С. Определете работата на разширението.

Определете работата на разширение на 20 литра газ при изобарно нагряване от 300 K до 393 K. Налягането на газа е 80 kPa.

При изобарно нагряване при 159 K от газ, чиято маса е 3,47 kg, е извършена работа 144 k J. Намерете моларната маса на газа? Какъв е този газ?

В цилиндъра под буталото има кислород. Определете неговата маса, ако е известно, че извършената работа при нагряване на кислород от 273 K до 473 K е 16 kJ. Игнорирайте триенето.

С колко се е променила вътрешната енергия на газа, ако му се даде количество топлина от 20 kJ и върху него е извършена работа 30 kJ?

[на 50 kJ]
Извършената работа върху газа е 75 kJ, а вътрешната му енергия се е увеличила с 25 kJ. Дали газът получава или отделя топлина в този процес? Какво точно е количеството топлина?

Колко топлина трябва да се предаде на газа, така че вътрешната му енергия да се увеличи с 45 kJ и газът да извърши работа от 65 kJ.

За изобарно нагряване на газ с количество вещество 800 mol на 500 K му е дадено количество топлина от 9,4 MJ. Определете работата на газа и увеличаването на вътрешната му енергия.

В цилиндъра под буталото има 1,25 кг въздух. За да се загрее с 40°С при постоянно налягане, се изразходват 5 kJ топлина. Определете промяната във вътрешната енергия на въздуха (M = 0,029 kg / mol).

Каква работа ще извърши газът, разширяващ се при постоянно налягане от 3 атм. от обем от 3 l до обем от 18 l? Каква работа ще извършат 6 kg въздух, разширяващ се при изобарно нагряване от 5 до 150 C?

Балон при постоянно налягане от 1,2 105 Pa се надува от обем от 1 литър до обем от 3 литра. Каква беше свършената работа?

При адиабатно компресиране на 5 g хелий се извършва работа от 249,3 J. Каква е била температурата на хелия, ако началната температура е 293 K? Моларната маса на хелия е 4 10 ЁC3kg / mol.

бутало зареден, чиято маса е 50 кг, а основната площ е 0,01 m2, се намира в цилиндър, в който се нагрява газът. Буталото бавно се издига и обемът на газа се увеличава с 2 литра. Изчислете работата, извършена от газа.

За изобарното нагряване на 800 мола газ при 500 К му беше казано, че количеството топлина е 9,4 MJ. Определете промяната във вътрешната енергия на газа.

Енергията от 60 J е изразходвана за нагряване на газа, придружено от неговото разширяване при постоянно налягане 3 x 104 Pa. Обемът на газа се увеличава с 1,5 литра по време на нагряване. Как се е променила вътрешната енергия на газа?

Един мол идеален газ се прехвърля изохорно от състояние 1 в състояние 2, докато налягането намалява с 1,5 пъти. След това газът се нагрява изобарно до начална температура от 300 К. Каква работа е извършена от газа в резултат на направените преходи?

Един мол идеален газ завършва затворен процес, състоящ се от две изохори и два изобара. Температурата в точка 1 е равна на T1, в точка 3 е равна на C T3. Определете работата, извършена от газа за цикъл, ако точки 2 и 4 лежат на една и съща изотерма.

Един мол идеален газ е в цилиндъра под буталото при температура T1. Газът при постоянно налягане се нагрява до температура Т3. След това газът се охлажда при постоянно налягане, така че обемът му да се намали до първоначалната си стойност. Накрая, при постоянен обем, газът се връща в първоначалното си състояние. Каква е работата на газа в този процес?

Фигурата показва два затворени процеса, които протичат с идеален газ: 1 ЁC 2 ЁC 3 ЁC 1 и 3 ЁC 2 ЁC 4 ЁC 3. В кой от тях газът работи?

[в ход 3 Q 2 Q 4 - 3]
Маса m идеален газ, който е при температура, се охлажда изохорно, така че налягането пада n пъти. След това газът се разширява при постоянно налягане. В крайно състояние температурата му е равна на първоначалната. Определете работата, извършена от газа. Моларна маса на газ M.

[µ §]
Четири мола идеален газ завършват процеса, показан на фигурата. В коя област работата на газа е максимална? Каква е тази работа?

Един мол идеален газ завършва процеса, показан на фигурата. Намерете работата, извършена от газа за цикъл.

Определете температурата на водата, установена след смесване на 39 литра вода при 20 °C и 21 литра вода при 60 °C.

Колко литра вода при 95 °C трябва да се добавят към 30 литра вода при 25 °C, за да се получи вода с температура 67 °C?

Парче калай, загрят до 507 K, се пуска в съд, съдържащ 2,35 kg вода при 20 °C; температурата на водата в съда се повишава с 15 К. Изчислете масата на калая. Игнорирайте изпаряването на водата.

Стоманена бормашина с тегло 0,090 kg, нагрята по време на закаляване до 840 °C, се спуска в съд, съдържащ машинно масло при 20 °C. Който количество масло за приеманетака че крайната му температура да не надвишава 70 °C?