A fizika tanításának jelentősége az iskolában. A gáz tömege állandó Téma: Belső energia

Az óra céljai:

Nevelési:

1. Mutassa be a belső energia fogalmát,
2. Feltárni a test belső energiájának tudományos ideológiai jelentőségét, mint a molekulák mozgásának kinetikus energiájának és kölcsönhatásuk potenciális energiájának összegét.
3. Ismertesse meg a tanulókkal a belső energia megváltoztatásának két módját,
4. Tanulj meg minőségi problémákat megoldani

Fejlesztés:

Fejleszteni:

1. Képes az elméleti ismereteket a gyakorlatban alkalmazni
2. Megfigyelés és függetlenség
3. A tanulókról való gondolkodás logikai tanulási tevékenységeken keresztül

Nevelési:

Folytassa a természeti jelenségek egységével és összekapcsolódásával kapcsolatos elképzelések kialakítását

Tanterv:

1. A test belső energiája fogalmának molekuláris-kinetikai értelmezése.
2. Az ideális gáz belső energiájának képletének levezetése
3. A belső megváltoztatásának és a munka növelésének módjai

Hipotézisek megfogalmazása és következtetések levonása, minőségi problémák megoldása

Az óra típusa:

Új anyagok tanulása.

Óraforma: kombinált.

Komplex módszertani támogatás, multimédiás projektor, számítógép, vetítővászon.

Tanítási módok.

1. Szóbeli.
2. Vizuális.
3. Gyakorlati.

Az órák alatt

Téma: Belső energia

1. Szervezeti mozzanat.

2. Új anyag elsajátítása.

Belső energia. Egy ideális gáz belső energiája.

8. osztálytól tudjuk, hogy a belső energia a testet felépítő részecskék (molekulák) mozgásának és kölcsönhatásának energiája.

Ugyanakkor kizárjuk a mérlegelésből a test, mint egységes egész mechanikai energiáját (feltételezzük, hogy a test egy adott vonatkoztatási rendszerben mozdulatlan, és a többi testtel való kölcsönhatás potenciális energiája 0).

Így minket csak a molekulák kaotikus mozgásának energiája és egymással való kölcsönhatása érdekel. A belső energia a test állapotának függvénye, azaz. a hőmérséklettől és a rendszer egyéb paramétereitől függ.

A belső energiát U-val jelöljük.

Egy ideális gáz belső energiája.

Próbáljuk meg kiszámítani egy ideális gáz belső energiáját. Az ideális gáz egy nagyon ritka gáz olyan modellje, amelyben a molekulák kölcsönhatása elhanyagolható, pl. az ideális gáz belső energiája csak a molekulamozgás kinetikai energiájából áll, ami könnyen kiszámítható az átlagos mozgási energiával:

A molekulamozgás átlagos kinetikus energiáját már ismerjük:

Ez a képlet csak egyatomos gázra igaz.

Ha a gázmolekulák kétatomosak (a molekula súlyzónak tűnik), akkor a képlet más lesz:

Hogy miért lett nagyobb az energia, az könnyen megmagyarázható, ha az a tény, hogy egy kétatomos molekula nem csak előre tud haladni, hanem forog is. Kiderült, hogy a forgás is hozzájárul a molekula átlagos kinetikus energiájához.

Hogyan lehet figyelembe venni a molekulák forgási energiájához való hozzájárulást?

Kiderült, hogy be lehet bizonyítani az energia szabadsági fokok közötti egyenlőségére vonatkozó tételt, amely azt állítja, hogy a molekulák minden mozgásszabadsági fokára átlagosan 1/2 kT energia jut.

Mik azok a szabadságfokok?

Egyfajta molekula	Milyen mozgások lehetségesek egy molekulában	szabadsági fokok száma
monoatomi gáz	Bármely mozgás ábrázolható három független irányú mozgások összegeként: x, y, z, a forgást nem vesszük figyelembe, ezért a molekulát mattnak tekintjük. pont.	3 szabadsági fok
kétatomos gáz	A transzlációs mozgáson kívül egy molekula két tengely körül is foroghat (bármilyen forgást ábrázolhatunk két tengely körüli forgások összegeként). A molekulán áthaladó tengely körüli forgást nem vesszük figyelembe, így a molekulák a szőnyeget veszik figyelembe. pontok. Úgy gondoljuk, hogy egy molekulában az atomok rezgései nem fordulnak elő.	3+2=5 szabadságfok
Egy gázmolekulában három vagy több atom van.	Létezik transzlációs mozgás (3 szabadságfok), és három tengely körüli forgás lehetséges (3 további szabadságfok). Az atomoknak nincs rezgése.	3+3=6 szabadságfok.

3. Minőségi problémák megoldása

Minőségi problémák megoldása (ellenőrzés)

1. A molekuláris oxigén 805 Pa nyomáson van egy 0,8 m3 térfogatú edényben.

Izochor hűtéssel a gáz belső energiája 100 kJ-al csökken.

Mennyi az oxigén végső nyomása.

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

Leesett nyomás, P2 = P1 - P
i = 5 – a szabadságfokok száma
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 - (2 105 J/5 0,8 m3) = 105 Pa - 0,5 105 Pa = 0,5 105 Pa = 5 104 Pa

Válasz: p2 \u003d 5 104 Pa.

2. Határozza meg, mekkora légnyomás alakul ki két V 1 és V2 térfogatú helyiségben, ha ajtó nyílik közöttük!

U = 1,25 x 106 J.

A Clapeyron-Mengyelejev egyenlet alkalmazására vonatkozó feladatok megoldása során nem szabad elfelejteni, hogy ez az egyenlet az ideális gáz állapotát írja le. Ezenkívül nem szabad elfelejteni, hogy az ebben a részben használt összes fizikai mennyiség statisztikai jellegű. A feladatok megoldásának megkezdésekor célszerű a folyamat vázlatos diagramját megrajzolni, megfelelő változókkal a koordinátatengelyek mentén.

Alaptörvények és képletek

Anyagmennyiség	vagy
Clapeyron-Mengyelejev egyenlet (ideális gáz állapotegyenlete)
Dalton törvénye
Molekulakoncentráció
A gázok molekuláris kinetikai elméletének egyenlete
Egy ideális gázmolekula átlagos kinetikus energiája (belső energia)
Ideális gáztömeg belső energiája
Mayer egyenlet
Moláris hőkapacitás és kapcsolata a fajlagos
A termodinamika első főtétele
A gázok tágulásának munkája a folyamatokban:
adiabatikus
izotermikus
izobár
A Poisson-egyenlet gázparaméterekre vonatkoztatva egy adiabatikus folyamatban	;
entrópia változás
Termikus hatásfok Carnot ciklus

Példák problémamegoldásra

4. példa Oxigén tömeg 320g. -ről állandó nyomáson melegítjük 300K előtt 310K. Határozza meg a gáz által elnyelt hőmennyiséget, a belső energia változását és a gáz tágulási munkáját!

Adott: m = 320 g = 0,32 kg; T1 =300 K; T 2 = 310 K

Megtalálni: Q, ΔU, A

Megoldás: A gáz állandó nyomáson történő felmelegítéséhez szükséges hőmennyiséget a termodinamika I törvényével határozzuk meg:

számértékeket helyettesítve és ezt figyelembe véve kapjuk

A gáztágulás munkája izobár folyamatban:

(5)

majd kivonva tagonként (5) a (4)-ből, kapjuk:

és behelyettesítve a (3)-ba, azt találjuk, hogy:

Vizsgálat: Q= ∆U+A; 2910J= (2080 +830) J

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

5. példa. Határozzuk meg egy oxigénmolekula hőmérsékleten való forgási mozgásának átlagos kinetikus energiáját! T=350K, valamint az összes tömegű oxigénmolekula forgómozgásának kinetikai energiája 4g.

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

Megtalálni: b ε vrñ 0; E négyzet

Megoldás: Egy gázmolekula minden szabadsági fokára ugyanaz az átlagos energia, ahol k- Boltzmann-állandó; T a gáz abszolút hőmérséklete. Mivel a kétatomos molekula forgó mozgása O2 két szabadsági foknak felel meg, akkor egy oxigénmolekula forgómozgásának átlagos energiája lesz

ahol N A- Avogadro száma; v = m/M- anyagmennyiség.

Ha ezt behelyettesítjük (3)-ba, azt kapjuk N = N A m/M.

Most ezt helyettesítjük (2):

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

A számértékeket behelyettesítve a következőt kapjuk:

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.

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

6. példa Hogyan fog változni az entrópia? 2g hidrogént foglaló térfogat 40l hőmérsékleten 270 ezer ha a nyomást állandó hőmérsékleten megduplázzuk, majd a hőmérsékletet értékre emeljük 320Kállandó hangerőn.

Adott: m=2g=210-3 kg; M = 2 kg/kmol; V \u003d 40l \u003d 4 10 -2 m 3.

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

Megtalálni: Δ S

Megoldás: Az entrópia változását a következő képlet határozza meg:

ahol dQ a folyamat során keletkező hő mennyisége.

Az entrópia feltétel szerinti változása két folyamat miatt következik be:

1) izoterm és 2) izokhorikus. Azután:

A hőmennyiség dQ 1És dQ 2 a termodinamika 1. főtételéből ezeket a folyamatokat találjuk:

1) dQ 1 =PdV(mivel dT=0 számára T=áll)

P a Clapeyron-Mengyelejev egyenletből megtaláljuk:

Azután És

mivel nál nél T=áll, P 1 V 1 \u003d P 2 V 2

2) (mivel dV=0És dA=0 nál nél V=áll)

És

;

A számértékeket behelyettesítve a következőt kapjuk:

Válasz: Δ S = -2,27 J/K

Önálló megoldási feladatok

51. Egy űrtartalmú edényben 10l 27°C hőmérsékletű sűrített levegő van. Miután a levegő egy része kiszabadult, a nyomás csökkent 2 10 5 Pa. Határozza meg a kibocsátott levegő tömegét. A folyamatot izotermnek tekintik.

52. Mekkora térfogatot vesz fel a keverék normál körülmények között 4 kg hélium és 4 kg nitrogén?

53. Gömb alakú edényben, amelynek sugara 0,2 m, lenni 80g nitrogén. Milyen hőmérsékletre lehet felmelegíteni egy edényt, ha falai ellenállnak a nyomásnak 7 10 5 Pa.

54. 27°C-on és nyomáson 12 10 5 Pa hidrogén és nitrogén keverékének sűrűsége 10 g/dm 3. Határozza meg a keverék moláris tömegét.

55. Egy űrtartalmú edényben 5l lenni 2 kg hidrogén és 1 kg oxigén. Határozza meg a keverék nyomását, ha a környezeti hőmérséklet 7 °C.

56. Ideális gáznyomás 2 MPa, a molekulák koncentrációja 2 10 3 cm -3. Határozza meg egy molekula transzlációs mozgásának átlagos kinetikus energiáját és a gáz hőmérsékletét!

57. Határozza meg egy kétatomos gázmolekula forgási mozgásának átlagos kinetikus energiáját, ha a molekulák teljes kinetikus energiája 1 kmól ezt a gázt 6.02J.

58. Határozza meg a benne lévő összes molekula forgási mozgásának átlagos kinetikus energiáját! 0,25 g hidrogén 27 °C-on.

59. Határozza meg az ideális gázmolekulák koncentrációját hőmérsékleten! 350 ezerés nyomás 1,0 MPa.

60. Határozza meg egy ideális gáz hőmérsékletét, ha molekulái transzlációs mozgásának átlagos kinetikus energiája 2,8 10-19 J.

61. Határozza meg a belső energia növekedését és a tágulási munkát! 30g hidrogén állandó nyomáson, ha térfogata ötszörösére nőtt. Kezdeti hőmérséklet 270 ezer.

62. Nitrogén tömeg 1 kg, ami olyan hőmérsékleten van 300K tömöríteni: a) izotermikusan; b) adiabatikusan, tízszeresére növelve a nyomást. Határozza meg mindkét esetben a tömörítésre fordított munkát! Mennyi hőt kell jelenteni 1 mol oxigént a munka elvégzéséhez 10J: a) izoterm folyamatban; b) izobárral?

63. Határozza meg, mennyi hőt kell átadni egy tömegű szén-dioxidnak! 440g felmelegíteni 10K: a) izokór, b) izobár.

64. Melegítve 0,5 kmol nitrogén került átadásra 1000J melegség. Határozza meg a tágulási munkát állandó nyomáson!

65. Térfogatot elfoglaló gáz 10l nyomás alatt 0,5 MPa, izobár módon melegítették 323K előtt 473K. Találja meg a gáztágítás munkáját.

66. Térfogatot elfoglaló gáz 12l nyomás alatt 0,2 MPa. Határozzuk meg a gáz által végzett munkát, ha izobár módon melegítjük 300K előtt 348K.

67. Határozza meg a belső energia munkáját és változását 0,5-ös adiabatikus tágulás mellett! kg levegő, ha térfogatát ötszörösére növeljük. Kezdeti hőmérséklet 17°C.

68. Határozza meg a jelentett hőmennyiséget! 14g nitrogén, ha izobár módon melegítették 37°С előtt 187°С.. Milyen munkát fog végezni, és hogyan változik meg a belső energiája?

69. Hányszorosára nő a hangerő 2 mol hidrogén az izotermikus tágulás során hőmérsékleten 27°С, ha a meleget elköltötték 8 kJ.

70. Határozza meg a gáz moláris tömegét, ha izochor hevítés során a 10°C 20g gázra lesz szükség 680J hő és izobár 1050J.

71. Mi az entrópia változása 10g levegő izochor fűtéskor tól 250K előtt 800K?

72. A hidrogén tömeggel történő izobár tágításával 20g mennyisége megháromszorozódott. Határozza meg a hidrogén entrópiájának változását a folyamat során!

73. Izochor fűtéssel 480g nőtt az oxigénnyomás 5 egyszer. Keresse meg az entrópia változását ebben a folyamatban.

74. Hélium térfogata, tömege 1 kg, ben növekedett 4 alkalommal: a) izotermikusan b) adiabatikusan. Mi az entrópia változás ezekben a folyamatokban?

75. Határozza meg az entrópia változását hevítéskor! 1 kg vízből 0°C előtt 100°С majd ugyanezen a hőmérsékleten gőzzé alakítva.

76. Hogyan változik az entrópia izotermikus tágulás során 0,1 kg oxigén, ha a térfogat változik 5l előtt 10l?

77. Határozza meg az entrópia változását izobár hevítés során! 0,1 kg nitrogéntől 17 °С előtt 97°С .

78. Jég hőmérsékleten -30°С, gőzzé alakul. Határozza meg az entrópia változását ebben a folyamatban.

79. Mi az entrópia változása 10g levegő az izobár tágulás során 3l előtt 8l.

1. Mi az entrópia változása 20g levegő az izobár hűtés során 300K előtt 250K?

Minőségi feladatok

81. A gáz térfogatát csökkentették 3 alkalommal, és a hőmérséklet emelkedett 2 alkalommal. Mennyivel nőtt a gáz nyomása? Tekintsük a gázt ideálisnak.

82. Egy összenyomott rugót savban oldottak fel. Mekkora volt a rugó rugalmas alakváltozásának potenciális energiája?

83. Két lehetőséget kínálunk a hidrogénnel töltött ballon emelőerejének magyarázatára. Az első - emelőerő - szerint Arkhimédész ereje. A második szerint az emelőerő a labda felső és alsó részének nyomáskülönbsége miatt keletkezik. Miben különböznek ezek a magyarázatok?

84. Magyarázza meg, miért csak akkor lehetséges egy gáz izotermikus tágulása, ha adott mennyiségű hőt juttatnak rá?

85. Létezik-e olyan folyamat, amely során a fűtőberendezésből a munkaközegnek átadott összes hő hasznos munkává válik?

86. Átalakítható-e egy gáz összes belső energiája mechanikai munkává?

87. Miért csökken meredeken a belső égésű motor hatásfoka egy éghető keverék robbanásszerű égése során?

88. Hogyan változik a helyiség hőmérséklete, ha egy működő hűtőszekrény ajtaja nyitva marad?

89. Ha egy kétatomos gázt hevítenek, hőkapacitása magas hőmérsékleten meredeken növekszik, majd csökken. Hasonló függés figyelhető meg a többatomos gázoknál is. Mivel magyarázható ez?

90. Egy bizonyos gáz átmegy az I. állapotból a II. állapotba, először az izokor, majd az izobár mentén. Egy másik esetben először az izobár, majd az izokor mentén. Mindkét esetben ugyanaz a munka lesz?

91. Miért melegszik fel a szivattyú az autókerék gumiabroncsának felfújásakor?

92. Miért érződik, hogy az azonos hőmérsékletű fém és fa tapintásra eltérően melegszik?

93. Tudsz vizet forralni egy papírpohárban?

94. Miért "élnek" tovább a vízcseppek egy forró tűzhelyen, mint egy forrón?

95. Miért "zajt" a víz a vízforralóban forralás előtt?

96. Miért forr fel gyorsabban a víz fedős edényben, mint fedő nélkül?

97. Felemelkedhet-e korlátlan magasságba egy léggömb a Föld légkörében?

98. Egy jégdarab lebeg a színültig vízzel teli edényben. Ki fog folyni a víz, ha elolvad a jég?

99. Miért úszik vízszintesen a faceruza a vízben? Magyarázza el, miért úszik függőlegesen, ha az egyik végére súlyt erősítenek?

100. Azonos ólomgolyókat vízzel azonos térfogatú edényekbe engedik le. Az egyik edényben a víz hőmérséklete 5°C, és a másikban 50°C. Melyik edényben éri el leggyorsabban a labda a fenekét?

tesztkérdések

21. Mi az atom, molekula, ion?

22. Mit nevezünk termodinamikai rendszernek?

23. Mik azok az állapotparaméterek?

24. Egy termodinamikai rendszer melyik állapotát nevezzük egyensúlyinak, nem egyensúlyinak?

25. Milyen az ideális gáz?

26. Mi jellemzi az állapotegyenletet?

27. Adja meg a Maxwell-eloszlási törvény definícióját!

28. Mi a Boltzmann-eloszlási törvény?

29. Mi jellemzi a legvalószínűbb sebességet?

30. Mennyi a számtani átlagsebesség?

31. Mi a hő?

32. Határozza meg a termodinamika első főtételét!

33. Milyen izofolyamatokat ismer?

34. Mi az izoterm folyamat?

35. Hogyan számítható ki az izokhorikus és izobár folyamatok gázmunkája?

36. Adja meg az adiabatikus folyamat definícióját!

37. Milyen fizikai paramétereket kapcsol össze a Mayer-egyenlet?

38. Mekkora egy test hőkapacitása, fajlagos és moláris hőkapacitásai?

39. Mit mond a termodinamika második főtétele?

40. Hogyan lehet növelni a hőgép hatásfokát?

9.5 Hőteljesítmény

1) Egy 6 * 5 * 3 m méretű helyiségben a levegő hőmérséklete 27 0 C 101 kPa nyomáson. Határozza meg, mennyi hőt kell eltávolítani ebből a levegőből, hogy a hőmérséklete 17 0 C-ra csökkenjen ugyanazon a nyomáson.

A levegő átlagos fajlagos hőkapacitása 1,004 kJ/(kg·K). Feltételezzük, hogy a levegő tömege a helyiségben állandó. Válasz: 1,06 MJ.

2) 17000 kJ hőt távolítanak el a hengerben lévő nitrogénből. Ugyanakkor a hőmérséklete 800-ról 200 0 C-ra csökken. Határozza meg a ballonban lévő nitrogén tömegét! Válasz: 34,6 kg.

3) Cső alakú légfűtőben a levegőt 10 és 90 0 C közötti állandó nyomáson melegítik. Határozza meg a légfűtőn áthaladó levegő tömegáramát, ha azt 210 MJ / h hővel látják el.

Válasz: 2610 kg/h.

4) Határozza meg a 10 kg állandó térfogatú nitrogén 200 0 C-ról 800 0 C-ra történő felfűtéséhez szükséges hőmennyiséget. Válasz: 4,91 MJ!

5) Határozza meg a tüzelőanyag égéstermékeinek átlagos izobár és izochor moláris hőkapacitását 1100-ról 300 0 C-ra hűtve. Ezen égéstermékek komponenseinek moláris hányada a következő: ; ; ; .

Válasz: J / (mol K); J/(mol K).

6) Határozza meg az oxigén átlagos fajlagos hőkapacitását állandó nyomáson, amikor a hőmérséklet 600 0 C-ról 2000 0 C-ra emelkedik!

Válasz: 1,1476 kJ/(kg K).

7) Határozza meg a szén-dioxid átlagos moláris izobár hőkapacitását, amikor a hőmérséklete 200 0 С-ról 1000 0 С-ra emelkedik!

Válasz: 52,89 kJ / mol.

8) A 12,5 m 3 űrtartalmú hengerben lévő levegőt 20 0 C hőmérsékleten és 1 MPa nyomáson 180 0 C hőmérsékletre melegítjük. Határozzuk meg a szolgáltatott hőt! Válasz: 17,0 MJ.

9) Határozza meg az oxigén átlagos fajlagos izokorikus és izobár hőkapacitását 1200 ... 1800 0 С hőmérséklet-tartományban.

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

10) Határozza meg az oxigén átlagos moláris izokhorikus hőkapacitását 0-ról 1000 0 C-ra melegítve. Válasz: 25,3 kJ / (kg K).

11) A 3 kg tömegű nitrogénből és 2 kg tömegű oxigénből álló keverék hőmérséklete az állandó térfogatú hőszolgáltatás hatására 100-ról 1100 0 C-ra emelkedik. Határozza meg a szolgáltatott hőmennyiséget! Válasz: 4,1 MJ.

12) A motor hengerében lévő benzin égéstermékeinek összetétele mólokban a következő: \u003d 71,25; =21,5; =488,3; =72,5. Ezeknek a gázoknak a hőmérséklete 800 0 C, a környezete 0 0 C. Határozza meg a kipufogógázok hőveszteségének arányát, ha a benzin fűtőértéke 43950 kJ / kg!

13) A gázelegy 2 kg szén-dioxidból, 1 kg nitrogénből és 0,5 kg oxigénből áll. Határozza meg a keverék átlagos moláris izobár hőkapacitását a 200 ... 800 0 C hőmérséklet-tartományban. Válasz: 42,86 J / (mol K).

14) Határozza meg a tüzelőanyag égéstermékeinek átlagos izobár és izoterm moláris hőkapacitását 1100-ról 300 0 C-ra hűtve. Ezen égéstermékek komponenseinek moláris hányada a következő: = 0,09; =0,083; =0,069; =0,758. Válasz: 32,3 J/(mol K); 27,0 J/(mol K).

15) A belső égésű motor kipufogógázainak összetétele mólokban a következő: \u003d 74,8; =68; =119; =853. Határozza meg, mennyi hőt bocsátanak ki ezek a gázok, ha hőmérsékletüket 380-ról 20 0 C-ra csökkentik.

9.6 A gázok termodinamikai folyamatai

1) Mekkora hőmennyiséget kell átadni a 0,8 m 3 űrtartalmú hengerben lévő szén-dioxidnak ahhoz, hogy a nyomást 0,1-ről 0,5 MPa-ra növeljük, feltételezve, hogy = 838 J / (kg K). Válasz: 1,42 MJ.

2) Egy 100 literes hengerben 0,3 MPa nyomású és 15 0 C hőmérsékletű levegőt 148,8 kJ hővel látunk el. Határozza meg a ballon végső hőmérsékletét és légnyomását, ha a fajlagos hőkapacitás = 752 J/(kg·K). Válasz: 560 0 С; 0,87 MPa.

3) Levegő kezdeti feltételek mellett V 1 \u003d 0,05 m 3, T 1 \u003d 850 K és p\u003d 3 MPa állandó nyomáson V 2 \u003d 0,1 m 3 térfogatra tágul. Keresse meg a végső hőmérsékletet, a belső energia leadott változási hőjét és a térfogat változtatására végzett munkát. Válasz: 1700 K; 619 kJ; 150 kJ; 469 kJ.

Épít folyamatábrák

Épít folyamatábrák ideális gáznál előforduló p, T és V, T koordinátákban. A gáz tömege állandó.

Épít folyamatábrák ideális gáznál előforduló p, T és p, V koordinátákban. A gáz tömege állandó.

Épít folyamatábrák ideális gáznál előforduló V, T és p, V koordinátákban. A gáz tömege állandó.

Épít folyamatábrák

Épít folyamatábrák ideális gáz esetén előforduló p, V és p, T koordinátákban. A gáz tömege állandó.

Épít folyamatábrák
Épít folyamatábrák ideális gáznál előforduló p, T és V, T koordinátákban. A gáz tömege állandó.

Épít folyamatábrák ideális gáznál előforduló p, V és T, V koordinátákban. A gáz tömege állandó.

Ábrázoljuk az ideális gázzal végbemenő folyamatot p, T és V, T koordinátákkal. A gáz tömege állandó.

Határozza meg a 2. állapotú ideális gáz hőmérsékletét, ha a 2. és 4. állapot ugyanazon az izotermán van. A T1 és T3 hőmérsékletek az 1. és 3. állapotban ismertek.

[µ §]
Az ideális gázt egymás után T1 hőmérsékleten az 1-es állapotból a 2-es állapotba T2 hőmérséklettel, majd a 3-as állapotba T3 hőmérséklettel vittük át, és visszatértünk az 1-es állapotba. Határozzuk meg a T3 hőmérsékletet, ha az állapotváltozási folyamatok az ábrán látható módon történtek, és T1 és T2 ismert.

A p-V koordinátákkal ábrázolt 1 ЁC 2 ЁC 3 ЁC 4 ЁC 1 termikus folyamatban egy mól ideális gáz vesz részt. Az 1 ЁC 2 és 3 ЁC 4 szakaszok folytatásai az origón haladnak át, az 1 ЁC 4 és 2 ЁC 3 görbék izotermák. Rajzolja le ezt a folyamatot V-T koordinátákban, és keresse meg a V3 térfogatot, ha ismertek a V1 és V2 = V4 térfogatok.

[µ §]
egy vakond ideális gáz, átkerülnek az 1. állapotból a 2. állapotba. Határozzuk meg a gáz Tmax maximális hőmérsékletét a folyamat során.

A dugattyú alatti hengerbe zárt 20 g hélium végtelenül lassan 32 liter térfogatú és 4 105 Pa nyomású állapotból 9 liter térfogatú és 15,5 105 Pa nyomású állapotba kerül. Mi a legmagasabb hőmérséklet gáz ebben a folyamatban, ha a grafikonon a gáznyomásnak a folyamat térfogatától való függését egyenes vonallal ábrázoltuk?

[µ §]
Egy állandó tömegű ideális gáz állapotának változását az ábra mutatja. Az 1. pontban a gáz hőmérséklete T0. Határozza meg a gáz hőmérsékletét a 2, 3, 4 pontokban.

[T2=3T0; Т3=6Т0; Т4=2Т0]
A p-V diagram a gáztágulási folyamat grafikonját mutatja, amelyben a gáz az 1. állapotból p0 nyomással és V0 térfogattal a 2. állapotba p0/2 nyomással és 2V0 térfogattal megy át. rajzolja fel a megfelelő folyamatgráfot a p-T és V-T diagramokra.

2. A termodinamika alapjai
a) egy monoatomos gáz belső energiája

µ § U ЁC belső energia (J)

B) termodinamikai munka

µ § A ЁC munka (J)

µ § µ § - hangerő változtatás

µ § - hőmérséklet változás

B) a termodinamika első főtétele

µ § ДU ЁC belső energia változása

µ § Q ЁC hőmennyiség

µ § - külső erők hatása a gázra

µ § - gázmunka külső erők ellen

D) a hőgép hatásfoka

µ § h ЁC teljesítmény együttható (COP)

A ЁC a motor által végzett munka

Q1 EB hőmennyiség kapott a fűtőtől

µ § Q2 ЁC hőmennyiségáthelyezzük a hűtőbe

µ § T1 ЁC fűtési hőmérséklet

Т2 ЁC hűtőszekrény hőmérséklet

D) a hőmennyiség

µ § Q ЁC hőmennyiség (J)

µ § Hőmérleg egyenlet

Q1 EB hőmennyiség fűtöttebb test adja;

Q2 ЁC a hidegebb test által kapott hőmennyiség.

Mekkora térfogatot foglal el egy egyatomos ideális gáz, ha belső energiája 600 J normál légköri nyomáson?

Határozza meg az ideális gázmolekulák koncentrációját egy 2 liter űrtartalmú edényben 27 °C hőmérsékleten, ha belső energiája 300 J.

Mekkora tömegű hidrogén van a dugattyú alatt hengeres edényben ha 250 K-ről 680 K-ra hevítve állandó nyomáson a dugattyún a gáz 400 J-nak megfelelő munkát végez?

Izochor hűtéssel a belső energia 350 J-el csökkent. Milyen munkát végzett ebben az esetben a gáz? Mennyi hőt adott át a gáz a környező testeknek?

Milyen munkát végzett egy egyatomos ideális gáz, és hogyan változott a belső energiája a gáz izobár hevítése során 2 mol/50 K mennyiségben? Mennyi hőt kapott a gáz a hőcsere során?

100 K-es izobár hűtéssel a monatomikus ideális gáz belső energiája 1662 kJ-vel csökkent. Milyen munkát végzett a gáz, és mennyi hőt adott át a környező testeknek?

[-1108 kJ; -2770 J]
A gáz adiabatikus kompressziója során 200 J-es munkát végeztünk, hogyan és mennyit változott ebben az esetben a gáz belső energiája?

Az adiabatikus folyamat során 150 J munkát végzett a gáz Hogyan és mennyit változott a belső energiája?

[-150 J]
Milyen munkát végez a 320 g tömegű oxigén 10 K izobár melegítés mellett?

Számítsa ki a 2 kg tömegű hidrogén belső energiájának növekedését hőmérsékletének 10 K-vel történő növekedésével: 1) izokhorikus; 2) izobár.

A 160 g tömegű oxigén térfogata, amelynek hőmérséklete 27 ° C, izobár hevítés során megduplázódott. Határozza meg a gáz működését a tágulás során, az oxigén felmelegítésébe ment hőmennyiséget, a belső energia változását!

Egy gáz izobáros hevítéséhez 800 mol/500 K mennyiségben 9,4 MJ hőmennyiséget kapott. Határozza meg a gáz munkáját és belső energiájának növekedését!

Egy 1 literes henger 107 Pa nyomású és 300 K hőmérsékletű oxigént tartalmaz. 8,35 kJ hőmennyiség kerül a gázba. Melegítés után határozza meg a gáz hőmérsékletét és nyomását.

Ha egy ideális gázra 125 kJ hőmennyiséget alkalmazunk, a gáz 50 kJ-t fejt ki külső erőkkel szemben. Mekkora a gáz végső belső energiája, ha energiája a hőmennyiség hozzáadása előtt 220 kJ volt?

A 32 g tömegű oxigén zárt edényben 0,1 MPa nyomáson, 17 0C hőmérsékleten van. Melegítés után a nyomás az edényben megkétszereződött. Keresse meg: 1) az edény térfogatát; 2) az a hőmérséklet, amelyre a gázt felmelegítik; 3) a gázra átadott hőmennyiség.

Mekkora hő szükséges ahhoz, hogy a 14 g tömegű, hevítés előtt 27 0C hőmérsékletű molekuláris nitrogén térfogatának 2-szeresére izobár módon növekedjen?

A levegő adiabatikus tágításával 500 J munkát végeztünk Milyen változást mutat a levegő belső energiája?

[-500 J]
A kompresszor hengerében 8 mol hélium adiabatikus levegősűrítésével 1 kJ munkát végeztünk. Határozza meg a gáz hőmérsékletének változását!

64 g oxigén O2 adiabatikus expanziójával, ami normál körülmények között van, a gáz hőmérséklete a 2-szeresére nőtt. Keresse: belső energia változása; gáztágulási munkák.

[-11,3 kJ; 11,3 kJ]
Az 1,4 kg tömegű nitrogén hőmérséklete az adiabatikus expanzió következtében 20 0C-kal csökkent. Milyen munkát végez a gáz az expanzió során?

A molekuláris oxigén normál körülmények között 2 m3 térfogatot foglal el. Ha a gázt a környezettel hőcsere nélkül sűrítik, akkor 50,5 kJ-os munkát végeznek. Mi az oxigén végső hőmérséklete?

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

A 87 kg tömegű levegőt 10 0 C-ról 30 0 C-ra melegítik. Határozza meg a levegő belső energiájának változását! A levegő moláris tömegét 2,910-2 kg / mol értéknek kell tekinteni, és a levegőt kétatomos (ideális) gáznak kell tekinteni.

Határozza meg a hélium belső energiájának változását a gáz izobár tágulása során a kezdeti 10 literes térfogatról a 15 literes végső térfogatra! Gáznyomás 104 Pa.

A molekuláris oxigén 105 Pa nyomás alatt van egy 0,8 m 3 térfogatú edényben. Izochor hűtéssel a gáz belső energiája 100 kJ-vel csökken. Mennyi az oxigén végső nyomása?

Amikor két űrszonda dokkolózik, rekeszeik össze vannak kötve. Az első rekesz térfogata 12 m 3, a másodiké 20 m 3. A rekeszekben a nyomás és a levegő hőmérséklete 0,98105 Pa, illetve 1,02105 Pa, 17 oC és 27 oC. Milyen légnyomás jön létre a kombinált modulban? Milyen lesz a levegő hőmérséklete benne?

Mekkora a belső energiája 10 mol egyatomos gáznak 27°C-on?

Mennyire változik a 200 g tömegű hélium belső energiája, ha a hőmérséklet 20 ° C-kal emelkedik?

[12,5 kJ-nál]
Mekkora a hélium belső energiája egy 60 m3 térfogatú ballont 100 kPa nyomáson megtölteni?

Két mól ideális gázt izotermikusan sűrítenek 300 K-en az eredeti térfogat felére. Milyen munkát végez a gáz? Minőségileg ábrázolja a vizsgált folyamatot a p, V diagramon.

[-3,46 kJ]
Egyes folyamatokban a gáz 5 MJ-nak megfelelő munkát végzett, és belső energiája 2 MJ-val csökkent. Mennyi hőt adnak át a gáznak ebben a folyamatban?

Amikor 300 J hőt adtunk át a gáznak, belső energiája 100 J-el csökkent. Milyen munkát végzett a gáz?

0 mól egyatomos ideális gázt 50 °C-ra melegítünk. A folyamat izobár. Mennyi hőt kap a gáz?

Egy monatomikus ideális gáz 2 kJ hőenergiát kapott a fűtőberendezéstől. Mennyit változott a belső energiája? A folyamat izobár.

[1200 J-nél]
200 J hőt adnak át a gáznak, és a gáz 200 J munkát végez külső erőkkel szemben. Mi a változás a gáz belső energiájában?

[50 kJ-onként]
Mennyire változott a 100 kJ-os munkát végző, 135 kJ hőmennyiséget fogadó gáz belső energiája?

[35 kJ-nál]

A gázon végzett munka 25 kJ volt. A gáz hőt kapott vagy leadott ebben a folyamatban? Pontosan mennyi a hőmennyiség?

[-50 kJ]
280 g tömegű nitrogént állandó nyomáson 1000 C-ra melegítettünk. Határozzuk meg a tágulási munkát!

Határozza meg 20 liter gáz tágulási munkáját izobár hevítés során 300 K-ról 393 K-ra. A gáznyomás 80 kPa.

Izobár hevítéssel 159 K-en 3,47 kg tömegű gázzal, 144 k J erővel dolgoztunk. Megtaláljuk a gáz moláris tömegét? Mi ez a gáz?

A dugattyú alatti hengerben oxigén van. Határozza meg a tömege, ha ismert, hogy az oxigén 273 K-ról 473 K-ra melegítésekor végzett munka 16 kJ. Figyelmen kívül hagyja a súrlódást.

Mennyire változott a gáz belső energiája, ha 20 kJ hőmennyiséget adtak neki, és 30 kJ munkát végeztek rajta?

[50 kJ-onként]
A gázon végzett munka 75 kJ volt, míg belső energiája 25 kJ-val nőtt. A gáz hőt kapott vagy leadott ebben a folyamatban? Pontosan mennyi a hőmennyiség?

Mennyi hőt kell átadni a gáznak, hogy a belső energiája 45 kJ-val növekedjen, és a gáz 65 kJ-t dolgozzon.

Egy 800 mol/500 K anyagmennyiségű gáz izobár hevítéséhez 9,4 MJ hőmennyiséget kapott. Határozza meg a gáz munkáját és belső energiájának növekedését!

A dugattyú alatti hengerben 1,25 kg levegő van. Ahhoz, hogy állandó nyomáson 40 C-kal melegítsük, 5 kJ hőt használtunk fel. Határozza meg a levegő belső energiájának változását (M = 0,029 kg / mol).

Milyen munkát végez majd a 3 atm állandó nyomáson táguló gáz. 3 l térfogatról 18 l térfogatra? Milyen munkát végez 6 kg levegő, amely izobár fűtés mellett 5-ről 150 C-ra tágul?

Egy 1,2 105 Pa állandó nyomású ballont 1 liter térfogatról 3 literre fújtunk fel. Mi volt a munka?

5 g hélium adiabatikus kompressziójával 249,3 J munkát végzünk Mekkora volt a hélium hőmérséklete, ha a kezdeti hőmérséklet 293 K? A hélium moláris tömege 4 10 ЁC3kg / mol.

Dugattyú töltött 50 kg tömegű és 0,01 m2 alapterületű palackban van elhelyezve, amelyben a gáz felmelegszik. A dugattyú lassan felemelkedik, és a gáz térfogata 2 literrel nő. Számítsa ki a gáz által végzett munkát!

800 mol gáz izobárikus hevítéséhez 500 K-en azt mondták neki, hogy a hőmennyiség 9,4 MJ. Határozza meg a gáz belső energiájának változását!

A 60 J energiát a gáz melegítésére fordították, 3 x 104 Pa állandó nyomáson tágulása kíséretében. A gáz térfogata melegítés közben 1,5 literrel nőtt. Hogyan változott a gáz belső energiája?

Egy mól ideális gáz izokórosan kerül át az 1-es állapotból a 2-es állapotba, miközben a nyomás másfélszeresére csökken. Ezután a gázt izobár módon 300 K kezdeti hőmérsékletre melegítettük. Milyen munkát végzett a gáz az átmenetek eredményeként?

Egy mól ideális gáz befejez egy zárt folyamatot, amely két izokorból és két izobárból áll. A hőmérséklet az 1. pontban egyenlő T1, a 3. pontban egyenlő C T3. Határozza meg a gáz ciklusonkénti munkáját, ha a 2. és 4. pont ugyanazon az izotermán fekszik.

Egy mól ideális gáz van a dugattyú alatti hengerben T1 hőmérsékleten. Az állandó nyomású gázt T3 hőmérsékletre melegítjük. Ezután a gázt állandó nyomáson lehűtik, így térfogata az eredeti értékre csökken. Végül állandó térfogat mellett a gáz visszaáll eredeti állapotába. Milyen munkát végez a gáz ebben a folyamatban?

Az ábrán két zárt folyamat látható, amelyek ideális gáznál fordulnak elő: 1 ЁC 2 ЁC 3 ЁC 1 és 3 ЁC 2 ЁC 4 ЁC 3. Melyikben működik a gáz?

[folyamatban 3 Q 2 Q 4 - 3]
Mass m ideális gáz, amely hőmérsékleten van, izohorikusan lehűtjük, így a nyomás n-szeresére csökken. Ezután a gáz állandó nyomáson kitágul. Végső állapotban hőmérséklete megegyezik a kezdeti hőmérséklettel. Határozza meg a gáz által végzett munkát. M gáz moláris tömege.

[µ §]
Négy mol ideális gáz fejezi be az ábrán látható folyamatot. Melyik területen a legnagyobb a gáz munkája? Mi ez a munka?

Egy mól ideális gáz fejezi be az ábrán látható folyamatot. Keresse meg a gáz által ciklusonként végzett munkát.

Határozza meg a víz hőmérsékletét 39 liter 20 °C-os és 21 liter 60 °C-os víz összekeverése után.

Hány liter 95 °C-os vizet kell hozzáadni 30 liter 25 °C-os vízhez, hogy 67 °C-os vizet kapjunk?

Egy 507 K-re melegített óndarabot egy 2,35 kg vizet tartalmazó edénybe engednek 20 °C-on; az edényben lévő víz hőmérséklete 15 K-vel nőtt. Számítsa ki az ón tömegét! Hagyja figyelmen kívül a víz elpárolgását.

Az edzés során 840 °C-ra felmelegített, 0,090 kg tömegű acélfúrót 20 °C-on gépolajat tartalmazó edénybe süllyesztenek. Melyik bevenni való olajmennyiség hogy végső hőmérséklete ne haladja meg a 70 °C-ot?