Importance de l'enseignement de la physique à l'école. La masse de gaz est constante Sujet : Énergie interne

Objectifs de la leçon:

Éducatif:

1. Introduire le concept d'énergie interne,
2. Révéler la signification idéologique scientifique de l'énergie interne du corps en tant que somme de l'énergie cinétique du mouvement des molécules et de l'énergie potentielle de leur interaction.
3. Présentez aux élèves deux façons de modifier l'énergie interne,
4. Apprendre à résoudre les problèmes de qualité

Développement:

Développer:

1. Capacité à appliquer les connaissances de la théorie à la pratique
2. Observation et indépendance
3. Penser aux élèves à travers des activités d'apprentissage logiques

Éducatif:

Poursuivre la formation d'idées sur l'unité et l'interconnexion des phénomènes naturels

Plan de cours:

1. Interprétation moléculaire-cinétique du concept d'énergie interne du corps.
2. Dérivation de la formule de l'énergie interne d'un gaz parfait
3. Façons de changer l'interne et d'augmenter le travail

Formuler des hypothèses et tirer des conclusions, résoudre des problèmes qualitatifs

Type de leçon :

Apprendre du nouveau matériel.

Forme de leçon : combinée.

Support méthodologique complexe, projecteur multimédia, ordinateur, écran.

Méthodes d'enseignement.

1. Verbal.
2. Visuel.
3. Pratique.

Pendant les cours

Thème : Énergie interne

1. Moment organisationnel.

2. Apprendre du nouveau matériel.

Énergie interne. Energie interne d'un gaz parfait.

Dès la 8ème, on sait que l'énergie interne est l'énergie de mouvement et d'interaction des particules (molécules) qui composent le corps.

Dans le même temps, nous excluons de la considération l'énergie mécanique du corps en tant qu'ensemble (nous supposons que le corps est immobile dans un référentiel donné et que l'énergie potentielle de son interaction avec d'autres corps est égale à 0).

Ainsi, nous ne nous intéressons qu'à l'énergie du mouvement chaotique des molécules et à leur interaction les unes avec les autres. L'énergie interne est fonction de l'état du corps, c'est-à-dire dépend de la température et d'autres paramètres du système.

L'énergie interne est notée -U.

Energie interne d'un gaz parfait.

Essayons de calculer l'énergie interne d'un gaz parfait. Un gaz parfait est un modèle de gaz très raréfié dans lequel l'interaction des molécules peut être négligée, c'est-à-dire l'énergie interne d'un gaz parfait se compose uniquement de l'énergie cinétique du mouvement moléculaire, qui est facile à calculer grâce à l'énergie cinétique moyenne du mouvement :

Nous connaissons déjà l'énergie cinétique moyenne du mouvement moléculaire :

Cette formule n'est vraie que pour un gaz monoatomique.

Si les molécules de gaz sont diatomiques (la molécule ressemble à un haltère), alors la formule sera différente :

Pourquoi l'énergie est devenue plus grande s'explique facilement si le fait est qu'une molécule diatomique peut non seulement avancer, mais aussi tourner. Il s'avère que la rotation contribue également à l'énergie cinétique moyenne de la molécule.

Comment prendre en compte la contribution à l'énergie de rotation des molécules ?

Il s'avère qu'il est possible de prouver le théorème sur l'équipartition de l'énergie sur les degrés de liberté, qui stipule que pour chaque degré de liberté de mouvement des molécules, il y a en moyenne 1/2 kT d'énergie.

Que sont les degrés de liberté ?

Type de molécule	Quels mouvements d'une molécule sont possibles	nombre de degrés de liberté
gaz monoatomique	Tout mouvement peut être représenté comme la somme des mouvements dans trois directions indépendantes : x, y, z, on ne tient pas compte de la rotation, on considère donc la molécule comme étant mat. point.	3 degrés de liberté
gaz diatomique	En plus du mouvement de translation, une molécule peut également tourner autour de deux axes (toute rotation peut être représentée comme la somme des rotations autour de deux axes). On ne tient pas compte de la rotation autour de l'axe passant le long de la molécule, donc les molécules considèrent le tapis. points. Nous croyons que les vibrations des atomes dans une molécule ne se produisent pas.	3+2=5 degrés de liberté
Il y a trois atomes ou plus dans une molécule de gaz.	Il y a un mouvement de translation (3 degrés de liberté) et des rotations autour de trois axes sont possibles (3 degrés de liberté supplémentaires). Il n'y a pas de vibrations d'atomes.	3+3=6 degrés de liberté.

3. Résoudre des problèmes qualitatifs

Résolution des problèmes de qualité (contrôle)

1. L'oxygène moléculaire est à une pression de 805 Pa dans un récipient d'un volume de 0,8 m3.

Avec un refroidissement isochore, l'énergie interne du gaz diminuera de 100 kJ.

Quelle est la pression finale d'oxygène.

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

Chute de pression, P2 = P1 - P
i = 5 – nombre de degrés de liberté
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

Réponse : p2 \u003d 5 104 Pa.

2. Déterminez quelle pression d'air sera établie dans deux pièces avec les volumes V 1 et V2 si une porte s'ouvre entre elles.

U = 1,25 x 106J.

Lors de la résolution de problèmes pour l'application de l'équation de Clapeyron-Mendeleïev, il ne faut pas oublier que cette équation décrit l'état d'un gaz parfait. De plus, il faut rappeler que toutes les grandeurs physiques utilisées dans cette section sont de nature statistique. Il est utile, au début de la résolution de problèmes, de dessiner un diagramme schématique du processus, avec des variables appropriées le long des axes de coordonnées.

Lois et formules fondamentales

Une quantité de substance	ou alors
Équation de Clapeyron-Mendeleïev (équation d'état des gaz parfaits)
loi de Dalton
Concentration de molécules
L'équation de la théorie cinétique moléculaire des gaz
Énergie cinétique moyenne d'une molécule de gaz parfait (énergie interne)
Énergie interne de la masse de gaz parfait
Équation de Mayer
Capacité calorifique molaire et sa relation avec des
Première loi de la thermodynamique
Le travail d'expansion des gaz dans les processus:
adiabatique
isotherme
isobare
Équation de Poisson reliant les paramètres du gaz dans un processus adiabatique	;
changement d'entropie
Efficacité thermique Cycle de Carnot

Exemples de résolution de problèmes

Exemple 4 Masse d'oxygène 320g. chauffé à pression constante de 300K avant que 310K. Déterminez la quantité de chaleur absorbée par le gaz, la variation de l'énergie interne et le travail de dilatation du gaz.

Donné: m = 320 g = 0,32 kg ; T 1 = 300 K ; T2 =310K

Trouver: Q, ΔU, A

Solution : La quantité de chaleur nécessaire pour chauffer le gaz à pression constante est déterminée à l'aide de la loi I de la thermodynamique :

en substituant des valeurs numériques et en tenant compte de cela , on obtient

Le travail de détente du gaz dans un processus isobare :

(5)

puis en soustrayant terme à terme (5) de (4), on obtient :

et en remplaçant dans (3), on trouve :

Examen: Q= ∆U+A; 2910J= (2080 +830) J

Répondre: Q = 2910J ; ΔU = 2080J ; A = 830J

Exemple 5. Trouver l'énergie cinétique moyenne du mouvement de rotation d'une molécule d'oxygène à une température T=350K, ainsi que l'énergie cinétique du mouvement de rotation de toutes les molécules d'oxygène de masse 4g.

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

Trouver: b ε vrñ 0 ; E carré

Décision: Pour chaque degré de liberté d'une molécule de gaz, il existe la même énergie moyenne, où k- constante de Boltzmann ; J est la température absolue du gaz. Puisque le mouvement de rotation d'une molécule diatomique O2 correspond à deux degrés de liberté, alors l'énergie moyenne du mouvement de rotation d'une molécule d'oxygène sera

où N / A- le numéro d'Avogadro ; v = m/M- une quantité de substance.

En substituant ceci dans (3), on obtient N = N A m/M.

Maintenant, nous substituons ceci dans (2):

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

En substituant les valeurs numériques, on obtient :

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

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

Exemple 6 Comment l'entropie va-t-elle changer ? 2g volume d'occupation de l'hydrogène 40là une température 270K si la pression est doublée à température constante, puis la température est portée à 320Kà volume constant.

Donné: m=2g=2 10 -3 kg ; M = 2 kg/kmol ; V \u003d 40l \u003d 4 10 -2 m 3.

T1=270K; T2=320K; P 2 \u003d 2P 1

Trouver: Δ S

Décision: La variation d'entropie est déterminée par la formule :

où dQ est la quantité de chaleur générée dans le processus.

Le changement d'entropie selon la condition se produit en raison de deux processus :

1) isotherme et 2) isochore. Puis:

Quantité de chaleur dQ 1 et dQ 2 on trouve à partir de la 1ère loi de la thermodynamique pour ces processus :

1) dQ 1 =PdV(car dT=0 pour T=const)

P on trouve à partir de l'équation de Clapeyron-Mendeleïev :

Puis et

car à T=const, P 1 V 1 \u003d P 2 V 2

2) (car dV=0 et dA=0à V=const)

et

;

En remplaçant les valeurs numériques, on obtient :

Répondre: Δ S = -2,27 J/K

Tâches pour une solution indépendante

51. Dans un contenant d'une capacité 10l il y a de l'air comprimé à une température de 27°C. Après qu'une partie de l'air ait été relâchée, la pression a chuté de 2 10 5 Pa. Déterminer la masse d'air libéré. Le processus est considéré comme isotherme.

52. Quel volume le mélange prend-il dans des conditions normales 4 kg hélium et 4 kg azote?

53. Dans un vase ayant la forme d'une sphère, dont le rayon 0.2m, être 80g azote. À quelle température un récipient peut-il être chauffé si ses parois peuvent résister à la pression 7 10 5 Pa.

54. A 27°C et pression 12 10 5 Pa masse volumique d'un mélange d'hydrogène et d'azote 10 g/dm 3. Déterminer la masse molaire du mélange.

55. Dans un contenant d'une capacité 5lêtre 2 kg hydrogène et 1 kg oxygène. Déterminer la pression du mélange si la température ambiante est de 7°C.

56. Pression de gaz idéale 2MPa, concentration de molécules 2 10 3 cm -3. Déterminez l'énergie cinétique moyenne du mouvement de translation d'une molécule et la température du gaz.

57. Déterminer l'énergie cinétique moyenne du mouvement de rotation d'une molécule d'un gaz diatomique si l'énergie cinétique totale des molécules dans 1kmole ce gaz 6.02J.

58. Trouvez l'énergie cinétique moyenne du mouvement de rotation de toutes les molécules contenues dans 0.25g hydrogène à 27°C.

59. Déterminer la concentration de molécules de gaz parfait à température 350K et la pression 1.0MPa.

60. Déterminer la température d'un gaz parfait si l'énergie cinétique moyenne du mouvement de translation de ses molécules 2.8 10 -19 J.

61. Trouver l'augmentation de l'énergie interne et le travail d'expansion 30g hydrogène à pression constante si son volume a augmenté de cinq fois. Température initiale 270K.

62. Masse d'azote 1 kg, qui est à une température 300K comprimer : a) de manière isotherme ; b) de manière adiabatique, en décuplant la pression. Déterminez le travail consacré à la compression dans les deux cas. Quelle quantité de chaleur doit être signalée 1mol l'oxygène pour faire le travail 10J: a) dans un procédé isotherme ; b) avec isobare ?

63. Déterminez la quantité de chaleur qui doit être conférée au dioxyde de carbone avec une masse 440g pour le réchauffer 10K: a) isochore, b) isobare.

64. Lorsqu'il est chauffé 0.5kmol l'azote a été transféré 1000J chaleur. Déterminer le travail de dilatation à pression constante.

65. Gaz occupant un volume 10l sous pression 0.5MPa, a été chauffé de manière isobare à partir de 323K avant que 473K. Trouvez le travail d'expansion du gaz.

66. Gaz occupant un volume 12l sous pression 0.2MPa. Déterminer le travail effectué par le gaz s'il est chauffé isobare à partir de 300K avant que 348K.

67. Trouvez le travail et le changement d'énergie interne avec une expansion adiabatique de 0,5 kg l'air si son volume est multiplié par cinq. Température initiale 17°C.

68. Déterminer la quantité de chaleur signalée 14g l'azote s'il était chauffé isobare à partir de 37°C avant que 187°C.. Quel travail fera-t-il et comment son énergie interne changera-t-elle ?

69. Combien de fois le volume augmentera-t-il 2mol hydrogène pendant la détente isotherme à une température 27°C, si la chaleur a été dépensée 8kJ.

70. Déterminez la masse molaire du gaz, si pendant le chauffage isochore par 10°C 20g il faudra du gaz 680J chaleur, et à isobare 1050J.

71. Quel est le changement d'entropie 10g l'air pendant le chauffage isochore de 250K avant que 800K?

72. Avec l'expansion isobare de l'hydrogène avec une masse 20g son volume a triplé. Déterminez la variation de l'entropie de l'hydrogène au cours de ce processus.

73. Avec chauffage isochore 480g la pression d'oxygène a augmenté 5 une fois. Trouvez le changement d'entropie dans ce processus.

74. Volume d'hélium, masse 1 kg, augmenté en 4 fois : a) isotherme b) adiabatiquement. Quelle est la variation d'entropie dans ces processus ?

75. Trouvez le changement d'entropie lorsqu'il est chauffé 1 kg l'eau de 0°С avant que 100°C puis le transformer en vapeur à la même température.

76. Comment l'entropie changera-t-elle pendant l'expansion isotherme 0.1kg l'oxygène, si le volume change de 5l avant que 10l?

77. Déterminer le changement d'entropie pendant le chauffage isobare 0.1kg azote de 17 °С avant que 97°C .

78. Glace à une température -30°С, se transforme en vapeur. Déterminer le changement d'entropie dans ce processus.

79. Quel est le changement d'entropie 10g l'air pendant l'expansion isobare de 3l avant que 8l.

1. Quel est le changement d'entropie 20g l'air pendant le refroidissement isobare de 300K avant que 250K?

Tâches qualitatives

81. Le volume de gaz a été réduit en 3 fois, et la température a été augmentée de 2 fois. De combien la pression du gaz a-t-elle augmenté ? Considérez le gaz comme idéal.

82. Une source comprimée a été dissoute dans de l'acide. Quelle était l'énergie potentielle de déformation élastique du ressort ?

83. Nous proposons deux options pour expliquer la force de portance d'un ballon rempli d'hydrogène. Selon le premier - force de levage - la force d'Archimède. Selon la seconde, la force de levage est due à la différence de pression sur les parties supérieure et inférieure de la balle. En quoi ces explications diffèrent-elles ?

84. Expliquez pourquoi l'expansion isotherme d'un gaz n'est possible que lorsqu'une quantité de chaleur lui est fournie ?

85. Existe-t-il un processus dans lequel toute la chaleur transférée au fluide de travail depuis le réchauffeur se transforme en travail utile ?

86. Toute l'énergie interne d'un gaz peut-elle être convertie en travail mécanique ?

87. Pourquoi l'efficacité d'un moteur à combustion interne chute-t-elle fortement lors de la combustion explosive d'un mélange combustible ?

88. Comment la température de la pièce changera-t-elle si la porte d'un réfrigérateur en état de marche est laissée ouverte ?

89. Lorsqu'un gaz diatomique est chauffé, sa capacité calorifique à haute température augmente fortement avec une diminution ultérieure. Une dépendance similaire est également observée pour les gaz polyatomiques. Comment peut-on l'expliquer?

90. Un certain gaz passe de l'état I à II, d'abord le long de l'isochore, puis le long de l'isobare. Dans un autre cas, d'abord le long de l'isobare, puis le long de l'isochore. Est-ce que le même travail sera fait dans les deux cas?

91. Pourquoi la pompe chauffe-t-elle lors du gonflage d'un pneu de roue de voiture ?

92. Pourquoi le métal et le bois de la même température sont-ils chauffés différemment au toucher ?

93. Pouvez-vous faire bouillir de l'eau dans un gobelet en carton ?

94. Pourquoi des gouttes d'eau sur un réchaud chaud « vivent-elles » plus longtemps que sur un réchaud chaud ?

95. Pourquoi l'eau de la bouilloire "fait-elle du bruit" avant de bouillir ?

96. Pourquoi l'eau bout-elle plus vite dans un récipient avec un couvercle que sans couvercle ?

97. Un ballon dans l'atmosphère terrestre peut-il s'élever à une hauteur illimitée ?

98. Un morceau de glace flotte dans un récipient rempli à ras bord d'eau. L'eau débordera-t-elle si la glace fond ?

99. Pourquoi un crayon en bois flotte-t-il horizontalement dans l'eau ? Expliquez pourquoi il flottera verticalement si un poids est attaché à l'une de ses extrémités ?

100. Des boules de plomb identiques sont descendues dans des récipients de volume égal avec de l'eau. Dans un récipient, la température de l'eau 5°C, et dans l'autre 50°C. Dans quel vaisseau la balle atteindra-t-elle le fond le plus rapidement ?

question test

21. Qu'est-ce qu'un atome, une molécule, un ion ?

22. Qu'appelle-t-on un système thermodynamique ?

23. Que sont les paramètres d'état ?

24. Quel état d'un système thermodynamique est appelé équilibre, non-équilibre ?

25. Qu'est-ce qu'un gaz parfait ?

26. Qu'est-ce qui caractérise l'équation d'état ?

27. Donner la définition de la loi de distribution de Maxwell.

28. Qu'est-ce que la loi de distribution de Boltzmann ?

29. Qu'est-ce qui caractérise la vitesse la plus probable ?

30. Quelle est la vitesse moyenne arithmétique ?

31. Qu'est-ce que la chaleur ?

32. Définissez la première loi de la thermodynamique.

33. Quels isoprocessus connaissez-vous ?

34. Qu'est-ce qu'un processus isotherme ?

35. Comment calculer le travail gazeux des processus isochores et isobares ?

36. Donner la définition d'un processus adiabatique.

37. Quels paramètres physiques sont reliés par l'équation de Mayer ?

38. Quelle est la capacité thermique d'un corps, ses capacités thermiques spécifiques et molaires ?

39. Que dit la deuxième loi de la thermodynamique ?

40. Comment augmenter le rendement d'un moteur thermique ?

9.5 Capacité calorifique

1) Dans une pièce mesurant 6 * 5 * 3 m, la température de l'air est de 27 0 C à une pression de 101 kPa. Trouvez combien de chaleur doit être extraite de cet air pour abaisser sa température à 17 0 C à la même pression.

La capacité calorifique spécifique moyenne de l'air est de 1,004 kJ/(kg·K). La masse d'air dans la pièce est supposée constante. Réponse : 1,06 MJ.

2) 17000 kJ de chaleur sont évacués de l'azote contenu dans le cylindre. Dans le même temps, sa température chute de 800 à 200 0 C. Trouver la masse d'azote contenue dans le ballon. Réponse : 34,6 kg.

3) Dans un aérotherme tubulaire, l'air est chauffé à une pression constante de 10 à 90 0 C. Trouver le débit massique d'air traversant l'aérotherme s'il est alimenté par 210 MJ/h de chaleur.

Réponse : 2610 kg/h.

4) Trouvez la quantité de chaleur nécessaire pour chauffer un volume constant de 10 kg d'azote de 200 0 C à 800 0 C. Réponse : 4,91 MJ.

5) Trouver les capacités calorifiques molaires isobare et isochore moyennes des produits de combustion du combustible lorsqu'ils sont refroidis de 1100 à 300 0 C. Les fractions molaires des composants de ces produits de combustion sont les suivantes : ; ; ; .

Réponse : J/(mol K) ; J / (mol K).

6) Trouvez la capacité calorifique spécifique moyenne de l'oxygène à pression constante lorsque la température augmente de 600 0 C à 2000 0 C.

Réponse : 1,1476 kJ/(kg·K).

7) Trouvez la capacité calorifique isobare molaire moyenne du dioxyde de carbone lorsque sa température augmente de 200 0 С à 1000 0 С.

Réponse : 52,89 kJ/mol.

8) L'air contenu dans un cylindre d'une capacité de 12,5 m 3 à une température de 20 0 C et une pression de 1 MPa est chauffé à une température de 180 0 C. Trouver la chaleur fournie. Réponse : 17,0 MJ.

9) Trouvez les capacités calorifiques isochoriques et isobares spécifiques moyennes de l'oxygène dans la plage de températures 1200 ... 1800 0 С.

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

10) Trouvez la capacité calorifique isochore molaire moyenne de l'oxygène lorsqu'il est chauffé de 0 à 1000 0 C. Réponse : 25,3 kJ / (kg K).

11) La température d'un mélange constitué d'azote pesant 3 kg et d'oxygène pesant 2 kg à la suite de l'apport de chaleur à un volume constant passe de 100 à 1100 0 C. Déterminez la quantité de chaleur fournie. Réponse : 4,1 MJ.

12) La composition des produits de combustion de l'essence dans le cylindre du moteur en moles est la suivante : \u003d 71,25 ; =21,5 ; =488,3 ; =72,5. La température de ces gaz est de 800 0 C, l'environnement est de 0 0 C. Déterminez la proportion de pertes de chaleur avec les gaz d'échappement si le pouvoir calorifique de l'essence est de 43950 kJ / kg.

13) Le mélange gazeux est composé de 2 kg de dioxyde de carbone, 1 kg d'azote, 0,5 kg d'oxygène. Trouvez la capacité calorifique isobare molaire moyenne du mélange dans la plage de températures 200 ... 800 0 C. Réponse: 42,86 J / (mol K).

14) Trouver les capacités calorifiques molaires isobares et isothermes moyennes des produits de combustion du combustible lorsqu'ils sont refroidis de 1100 à 300 0 C. Les fractions molaires des composants de ces produits de combustion sont les suivantes : = 0,09 ; =0,083 ; =0,069 ; =0,758. Réponse : 32,3 J/(mol K) ; 27,0 J/(mole K).

15) La composition des gaz d'échappement du moteur à combustion interne en moles est la suivante : \u003d 74,8 ; =68 ; =119 ; =853. Trouvez la quantité de chaleur dégagée par ces gaz lorsque leur température est abaissée de 380 à 20 0 C.

9.6 Processus thermodynamiques des gaz

1) Quelle quantité de chaleur doit être communiquée au dioxyde de carbone contenu dans une bouteille d'une capacité de 0,8 m 3 pour augmenter la pression de 0,1 à 0,5 MPa, en supposant = 838 J / (kg K). Réponse : 1,42 MJ.

2) L'air dans un cylindre d'une capacité de 100 litres à une pression de 0,3 MPa et à une température de 15 0 C est alimenté en chaleur à hauteur de 148,8 kJ. Trouvez la température et la pression d'air finales dans le ballon si la capacité calorifique spécifique = 752 J/(kg·K). Réponse : 560 0 С ; 0,87 MPa.

3) Air dans les conditions initiales V 1 \u003d 0,05 m 3, T 1 \u003d 850 K et p\u003d 3 MPa se dilate à pression constante jusqu'à un volume de V 2 \u003d 0,1 m 3. Trouvez la température finale, la chaleur fournie de changement d'énergie interne et le travail effectué pour changer le volume. Réponse : 1 700 K ; 619 kJ ; 150 kJ ; 469 kJ.

Construire diagrammes de processus

Construire diagrammes de processus, se produisant avec un gaz parfait, dans les coordonnées p, T et V, T. La masse du gaz est constante.

Construire diagrammes de processus, se produisant avec un gaz parfait, dans les coordonnées p, T et p, V. La masse du gaz est constante.

Construire diagrammes de processus, se produisant avec un gaz parfait, dans les coordonnées V, T et p, V. La masse du gaz est constante.

Construire diagrammes de processus

Construire diagrammes de processus, se produisant avec un gaz parfait, dans les coordonnées p, V et p, T. La masse du gaz est constante.

Construire diagrammes de processus
Construire diagrammes de processus, se produisant avec un gaz parfait, dans les coordonnées p, T et V, T. La masse du gaz est constante.

Construire diagrammes de processus, se produisant avec un gaz parfait, dans les coordonnées p, V et T, V. La masse du gaz est constante.

Tracez des graphiques du processus qui se produit avec un gaz parfait dans les coordonnées p, T et V, T. La masse du gaz est constante.

Déterminer la température d'un gaz parfait dans l'état 2 si les états 2 et 4 se trouvent sur la même isotherme. Les températures T1 et T3 dans les états 1 et 3 sont connues.

[µ §]
Le gaz parfait a été séquentiellement transféré de l'état 1 avec la température T1 à l'état 2 avec la température T2, puis à l'état 3 avec la température T3 et est revenu à l'état 1. Trouvez la température T3 si les processus de changement d'état se sont produits comme indiqué sur la figure, et T1 et T2 sont connus.

Une mole d'un gaz parfait est impliquée dans le processus thermique 1 ЁC 2 ЁC 3 ЁC 4 ЁC 1, représenté en coordonnées p-V. Les continuations des segments de droite 1 ЁC 2 et 3 ЁC 4 passent par l'origine, et les courbes 1 ЁC 4 et 2 ЁC 3 sont des isothermes. Dessinez ce processus en coordonnées V-T et trouvez le volume V3 si les volumes V1 et V2 = V4 sont connus.

[µ §]
une taupe gaz parfait, sont transférés de l'état 1 à l'état 2. Déterminer la température maximale Tmax du gaz au cours de ce processus.

20 g d'hélium enfermés dans un cylindre sous le piston sont transférés infiniment lentement d'un état d'un volume de 32 litres et d'une pression de 4 105 Pa à un état d'un volume de 9 litres et d'une pression de 15,5 105 Pa. Quelle est la température la plus élevée gaz dans ce processus, si sur le graphique de la dépendance de la pression de gaz sur le volume du processus est représenté par une ligne droite?

[µ §]
L'évolution de la position d'un gaz parfait de masse constante est représentée sur la figure. Au point 1, la température du gaz T0. Déterminer la température du gaz aux points 2, 3, 4.

[T2=3T0 ; Т3=6Т0 ; Т4=2Т0]
Le diagramme p-V montre un graphique du processus de détente du gaz, dans lequel le gaz passe de l'état 1 avec la pression p0 et le volume V0 à l'état 2 avec la pression p0/2 et le volume 2V0. tracez le graphe de processus correspondant sur les diagrammes p-T et V-T.

2. Fondamentaux de la thermodynamique
a) énergie interne d'un gaz monoatomique

µ § U ЁC énergie interne (J)

B) travail en thermodynamique

µ § A travail ЁC (J)

µ § µ § - changement de volume

µ § - changement de température

B) la première loi de la thermodynamique

µ § ÄU ÁC variation de l'énergie interne

µ § Q ЁC quantité de chaleur

µ § - travail des forces externes sur le gaz

µ § - travail du gaz contre les forces externes

D) rendement d'un moteur thermique

µ § h ЁC coefficient de performance (COP)

A ЁC le travail effectué par le moteur

Q1 CE quantité de chaleur reçu du radiateur

µ § Q2 ЁC quantité de chaleur transféré au réfrigérateur

µ § T1 ЁC température du réchauffeur

Т2 ЁC température du réfrigérateur

D) la quantité de chaleur

µ § Q ЁC quantité de chaleur (J)

µ § Équation du bilan thermique

Q1 CE quantité de chaleur donné par un corps plus chaud;

Q2 ЁC est la quantité de chaleur reçue par un corps plus froid.

Quel volume est occupé par un gaz parfait monoatomique si à pression atmosphérique normale son énergie interne est de 600 J ?

Trouver la concentration de molécules de gaz parfait dans un récipient d'une capacité de 2 litres à une température de 27 ° C, si son énergie interne est de 300 J.

Quelle masse d'hydrogène se trouve sous le piston dans un récipient cylindrique si, chauffé de 250 à 680 K à pression constante sur le piston, le gaz effectuait un travail égal à 400 J ?

Avec le refroidissement isochore, l'énergie interne a diminué de 350 J. Quel travail le gaz a-t-il fait dans ce cas ? Quelle quantité de chaleur a été transférée par le gaz aux corps environnants ?

Quel travail un gaz parfait monoatomique a-t-il fait et comment son énergie interne a-t-elle changé pendant le chauffage isobare du gaz à raison de 2 mol par 50 K ? Quelle quantité de chaleur a été reçue par le gaz lors du processus d'échange de chaleur ?

Avec un refroidissement isobare de 100 K, l'énergie interne d'un gaz parfait monoatomique a diminué de 1662 kJ. Quel travail a été effectué par le gaz et quelle quantité de chaleur a-t-il transférée aux corps environnants ?

[-1108 kJ ; -2770 J]
Lors de la compression adiabatique du gaz, un travail de 200 J a été effectué.Comment et de combien l'énergie interne du gaz a-t-elle changé dans ce cas ?

Au cours du processus adiabatique, 150 J de travail ont été effectués par le gaz.Comment et de combien son énergie interne a-t-elle changé ?

[-150J]
Quel travail sera effectué par l'oxygène d'une masse de 320 g sous un chauffage isobare de 10 K ?

Calculez l'augmentation de l'énergie interne de l'hydrogène d'une masse de 2 kg avec une augmentation de sa température de 10 K: 1) isochore; 2) isobare.

Le volume d'oxygène pesant 160 g, dont la température est de 27 ° C, a doublé lors du chauffage isobare. Trouvez le travail du gaz pendant l'expansion, la quantité de chaleur qui est entrée dans le chauffage de l'oxygène, le changement d'énergie interne.

Pour le chauffage isobare d'un gaz en une quantité de 800 mol par 500 K, on ​​lui a donné une quantité de chaleur de 9,4 MJ. Déterminer le travail du gaz et l'incrément de son énergie interne.

Une bouteille d'une capacité de 1 litre contient de l'oxygène à une pression de 107 Pa et à une température de 300 K. Une quantité de chaleur de 8,35 kJ est fournie au gaz. Déterminer la température et la pression du gaz après chauffage.

Lorsqu'une quantité de chaleur de 125 kJ est appliquée à un gaz parfait, le gaz effectue un travail de 50 kJ contre les forces extérieures. Quelle est l'énergie interne finale du gaz si son énergie avant l'ajout de la quantité de chaleur était égale à 220 kJ ?

L'oxygène pesant 32 g est dans un récipient fermé sous une pression de 0,1 MPa à une température de 17 0C. Après chauffage, la pression dans le récipient a doublé. Trouver : 1) le volume du vaisseau ; 2) la température à laquelle le gaz est chauffé ; 3) la quantité de chaleur transmise au gaz.

Quelle quantité de chaleur est nécessaire pour une augmentation isobare du volume d'azote moléculaire pesant 14 g, ayant une température de 27 0C avant chauffage, de 2 fois ?

Avec la détente adiabatique de l'air, un travail de 500 J. Quelle est la variation de l'énergie interne de l'air ?

[-500 J]
Avec une compression d'air adiabatique de 8 mol d'hélium dans le cylindre du compresseur, un travail de 1 kJ a été effectué. Déterminer le changement de température du gaz.

Avec la détente adiabatique de 64 g d'oxygène O2, qui est dans des conditions normales, la température du gaz a augmenté d'un facteur 2. Trouver : changement d'énergie interne ; travaux d'expansion de gaz.

[-11,3 kJ ; 11,3 kJ]
La température de l'azote pesant 1,4 kg à la suite de la détente adiabatique a chuté de 20 0C. Quel est le travail effectué par le gaz lors de la détente ?

L'oxygène moléculaire occupe un volume de 2 m3 dans des conditions normales. Lorsque le gaz est comprimé sans échange de chaleur avec l'environnement, un travail de 50,5 kJ est effectué. Quelle est la température finale de l'oxygène ?

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

L'air pesant 87 kg est chauffé de 10 0C à 30 0C. Déterminer la variation de l'énergie interne de l'air. La masse molaire de l'air doit être prise égale à 2,910 -2 kg / mol, et l'air doit être considéré comme un gaz diatomique (idéal).

Trouver la variation de l'énergie interne de l'hélium lors de la détente isobare du gaz d'un volume initial de 10 litres à un volume final de 15 litres. Pression de gaz 104 Pa.

L'oxygène moléculaire est sous pression de 105 Pa dans un récipient d'un volume de 0,8 m 3. Avec un refroidissement isochore, l'énergie interne du gaz diminue de 100 kJ. Quelle est la pression finale d'oxygène ?

Lorsque deux engins spatiaux s'amarrent, leurs compartiments sont interconnectés. Le volume du premier compartiment est de 12 m 3, le second est de 20 m 3. La pression et la température de l'air dans les compartiments sont respectivement de 0,98105 Pa et 1,02105 Pa, 17 oC et 27 oC. Quelle pression d'air sera établie dans le module combiné ? Quelle sera la température de l'air à l'intérieur ?

Quelle est l'énergie interne de 10 moles d'un gaz monoatomique à 27°C ?

De combien l'énergie interne de l'hélium pesant 200 g change-t-elle avec une augmentation de température de 20 ° C?

[à 12,5 kJ]
Quelle est l'énergie interne de l'hélium remplissant un ballon d'un volume de 60 m3 à une pression de 100 kPa ?

Deux moles d'un gaz parfait sont comprimées isothermiquement à 300 K à la moitié de leur volume d'origine. Quel travail est effectué par le gaz ? Représentez qualitativement le processus considéré sur le diagramme p, V.

[-3,46 kJ]
Dans certains processus, le gaz a effectué un travail égal à 5 ​​MJ et son énergie interne a diminué de 2 MJ. Quelle quantité de chaleur est transférée au gaz dans ce processus ?

Lors du transfert de 300 J de chaleur au gaz, son énergie interne a diminué de 100 J. Quel travail le gaz a-t-il fait ?

0 mole d'un gaz parfait monoatomique est chauffée à 50°C. Le processus est isobare. Quelle quantité de chaleur est reçue par le gaz ?

Un gaz parfait monoatomique a reçu 2 kJ d'énergie thermique du réchauffeur. De combien son énergie interne a-t-elle changé ? Le processus est isobare.

[à 1200J]
200 J de chaleur sont transférés au gaz et le gaz fait 200 J de travail contre les forces extérieures. Quelle est la variation de l'énergie interne du gaz ?

[pour 50 kJ]
De combien l'énergie interne du gaz a-t-elle changé, qui a fait le travail de 100 kJ, recevant la quantité de chaleur 135 kJ ?

[à 35 kJ]

Le travail effectué sur le gaz était de 25 kJ. Le gaz a-t-il reçu ou dégagé de la chaleur au cours de ce processus ? Quelle est exactement la quantité de chaleur ?

[-50 kJ]
De l'azote pesant 280 g a été chauffé à pression constante à 1000 C. Déterminer le travail de détente.

Déterminez le travail d'expansion de 20 litres de gaz lors d'un chauffage isobare de 300 K à 393 K. La pression du gaz est de 80 kPa.

Avec un chauffage isobare à 159 K par un gaz dont la masse est de 3,47 kg, on a fait un travail de 144 k J. Trouver la masse molaire du gaz ? Quel est ce gaz ?

Il y a de l'oxygène dans le cylindre sous le piston. Définir sa masse, si l'on sait que le travail effectué lorsque l'oxygène est chauffé de 273 K à 473 K est de 16 kJ. Ignorez les frottements.

De combien l'énergie interne du gaz a-t-elle changé si on lui a donné une quantité de chaleur de 20 kJ et 30 kJ de travail ont été effectués dessus ?

[pour 50 kJ]
Le travail effectué sur le gaz était de 75 kJ, tandis que son énergie interne augmentait de 25 kJ. Le gaz a-t-il reçu ou dégagé de la chaleur au cours de ce processus ? Quelle est exactement la quantité de chaleur?

Quelle quantité de chaleur doit être transférée au gaz pour que son énergie interne augmente de 45 kJ et que le gaz fasse un travail de 65 kJ.

Pour le chauffage isobare d'un gaz avec une quantité de substance de 800 mol par 500 K, on ​​lui a donné une quantité de chaleur de 9,4 MJ. Déterminer le travail du gaz et l'augmentation de son énergie interne.

Il y a 1,25 kg d'air dans le cylindre sous le piston. Pour le chauffer de 40 C à pression constante, 5 kJ de chaleur ont été dépensés. Déterminez la variation de l'énergie interne de l'air (M = 0,029 kg / mol).

Quel travail sera effectué par le gaz, se dilatant à une pression constante de 3 atm. d'un volume de 3 l à un volume de 18 l ? Quel travail sera effectué par 6 kg d'air se dilatant sous chauffage isobare de 5 à 150 C ?

Un ballon à pression constante de 1,2 105 Pa a été gonflé d'un volume de 1 litre à un volume de 3 litres. Quel a été le travail effectué ?

Avec une compression adiabatique de 5 g d'hélium, on effectue un travail de 249,3 J. Quelle était la température de l'hélium si la température initiale était de 293 K ? La masse molaire de l'hélium est de 4 10 ЁC3kg / mol.

Piston chargé, dont la masse est de 50 kg et la surface de base est de 0,01 m2, est situé dans un cylindre dans lequel le gaz est chauffé. Le piston monte lentement et le volume de gaz augmente de 2 litres. Calculer le travail effectué par le gaz.

Pour le chauffage isobare de 800 moles de gaz à 500 K, on ​​lui a dit que la quantité de chaleur était de 9,4 MJ. Déterminer la variation de l'énergie interne du gaz.

L'énergie de 60 J a été dépensée pour chauffer le gaz, accompagnée de son expansion à une pression constante de 3 x 104 Pa. Le volume du gaz a augmenté de 1,5 litre pendant le chauffage. Comment l'énergie interne du gaz a-t-elle changé ?

Une mole d'un gaz parfait est transférée de manière isochore de l'état 1 à l'état 2, tandis que la pression a diminué de 1,5 fois. Ensuite, le gaz a été chauffé de manière isobare à la température initiale de 300 K. Quel travail a été effectué par le gaz à la suite des transitions effectuées ?

Une mole d'un gaz parfait complète un processus fermé composé de deux isochores et de deux isobares. La température au point 1 est égale à T1, au point 3 elle est égale à C T3. Déterminer le travail effectué par le gaz par cycle si les points 2 et 4 se situent sur la même isotherme.

Une mole de gaz parfait se trouve dans le cylindre sous le piston à la température T1. Le gaz à pression constante est porté à une température T3. Ensuite, le gaz est refroidi à pression constante afin que son volume soit réduit à sa valeur d'origine. Enfin, à volume constant, le gaz est ramené à son état d'origine. Quel est le travail effectué par le gaz dans ce processus ?

La figure montre deux processus fermés qui se produisent avec un gaz parfait : 1 ЁC 2 ЁC 3 ЁC 1 et 3 ЁC 2 ЁC 4 ЁC 3. Dans lequel d'entre eux le gaz fonctionne-t-il ?

[en cours 3 Q 2 Q 4 - 3]
Masse m gaz parfait, qui est à une température, est refroidi de manière isochore de sorte que la pression chute n fois. Le gaz se détend alors à pression constante. A l'état final, sa température est égale à celle initiale. Déterminer le travail effectué par le gaz. Masse molaire du gaz M.

[µ §]
Quatre moles d'un gaz parfait complètent le processus illustré sur la figure. Dans quel domaine le travail du gaz est-il maximal ? Quel est ce travail ?

Une mole d'un gaz parfait complète le processus illustré sur la figure. Trouver le travail effectué par le gaz par cycle.

Déterminer la température de l'eau établie après avoir mélangé 39 litres d'eau à 20 °C et 21 litres d'eau à 60 °C.

Combien de litres d'eau à 95 °C faut-il ajouter à 30 litres d'eau à 25 °C pour obtenir une eau à une température de 67 °C ?

Un morceau d'étain chauffé à 507 K est déversé dans une cuve contenant 2,35 kg d'eau à 20 °C ; la température de l'eau dans le récipient a augmenté de 15 K. Calculez la masse d'étain. Ignorer l'évaporation de l'eau.

Un foret en acier pesant 0,090 kg, chauffé pendant la trempe à 840 °C, est descendu dans un récipient contenant de l'huile de machine à 20 °C. Qui quantité d'huile à prendre pour que sa température finale ne dépasse pas 70 °C ?