Pentingnya pengajaran fisika di sekolah. Massa gas adalah konstan Topik: Energi dalam

Tujuan Pelajaran:

Pendidikan:

1. Memperkenalkan konsep energi dalam,
2. Untuk mengungkapkan signifikansi ideologis ilmiah dari energi internal tubuh sebagai jumlah energi kinetik dari pergerakan molekul dan energi potensial dari interaksi mereka.
3. Perkenalkan siswa pada dua cara untuk mengubah energi dalam,
4. Belajar untuk memecahkan masalah kualitas

Mengembangkan:

Mengembangkan:

1. Kemampuan untuk menerapkan pengetahuan teori dalam praktik
2. Pengamatan dan kemandirian
3. Berpikir siswa melalui kegiatan pembelajaran logis

Pendidikan:

Melanjutkan pembentukan gagasan tentang kesatuan dan keterkaitan fenomena alam

Rencana belajar:

1. Interpretasi kinetik-molekuler dari konsep energi internal tubuh.
2. Turunan rumus energi dalam gas ideal
3. Cara mengubah internal dan meningkatkan pekerjaan

Merumuskan hipotesis dan menarik kesimpulan, memecahkan masalah kualitatif

Jenis pelajaran:

Mempelajari materi baru.

Bentuk pelajaran: gabungan.

Dukungan metodologis yang kompleks, proyektor multimedia, komputer, layar.

Metode pengajaran.

1. Lisan.
2. Visual.
3. Praktis.

Selama kelas

Topik: Energi dalam

1. Momen organisasi.

2. Mempelajari materi baru.

Energi dalam. Energi dalam gas ideal.

Dari kelas 8, kita mengetahui bahwa energi dalam adalah energi gerak dan interaksi partikel (molekul) yang menyusun tubuh.

Pada saat yang sama, kami mengecualikan dari pertimbangan energi mekanik tubuh sebagai satu kesatuan (kami berasumsi bahwa tubuh tidak bergerak dalam kerangka acuan tertentu dan energi potensial interaksinya dengan benda lain sama dengan 0).

Jadi, kita hanya tertarik pada energi gerakan kacau molekul dan interaksinya satu sama lain. Energi internal adalah fungsi dari keadaan tubuh, yaitu. tergantung pada suhu dan parameter lain dari sistem.

Energi internal dilambangkan - U.

Energi dalam dari gas ideal.

Mari kita coba menghitung energi internal gas ideal. Gas ideal adalah model gas yang sangat jarang di mana interaksi molekul dapat diabaikan, mis. energi internal gas ideal hanya terdiri dari energi kinetik gerak molekul, yang mudah dihitung melalui energi kinetik rata-rata gerak:

Kita telah mengetahui energi kinetik rata-rata dari gerak molekul:

Rumus ini hanya berlaku untuk gas monoatomik.

Jika molekul gas adalah diatomik (molekulnya terlihat seperti halter), maka rumusnya akan berbeda:

Mengapa energi menjadi lebih besar mudah dijelaskan, jika faktanya molekul diatomik tidak hanya dapat bergerak maju, tetapi juga berputar. Rotasi, ternyata, juga memberikan kontribusi pada energi kinetik rata-rata molekul.

Bagaimana memperhitungkan kontribusi energi rotasi molekul?

Ternyata teorema ekipartisi energi terhadap derajat kebebasan dapat dibuktikan, yang menyatakan bahwa untuk setiap derajat kebebasan gerak molekul, rata-rata terdapat 1/2 kT energi.

Apa itu derajat kebebasan?

Jenis molekul	Pergerakan molekul apa yang mungkin terjadi?	jumlah derajat kebebasan
gas monoatomik	Setiap gerakan dapat direpresentasikan sebagai jumlah gerakan dalam tiga arah independen: x, y, z, kami tidak memperhitungkan rotasi, jadi kami menganggap molekul sebagai tikar. dot.	3 derajat kebebasan
gas diatomik	Selain gerak translasi, molekul juga dapat berotasi di sekitar dua sumbu (setiap rotasi dapat direpresentasikan sebagai jumlah rotasi di sekitar dua sumbu). Kami tidak memperhitungkan rotasi pada sumbu yang melewati molekul, jadi molekul mempertimbangkan matras. titik. Kami percaya bahwa getaran atom dalam molekul tidak terjadi.	3+2=5 derajat kebebasan
Ada tiga atau lebih atom dalam molekul gas.	Ada gerakan translasi (3 derajat kebebasan) dan rotasi di sekitar tiga sumbu dimungkinkan (3 derajat kebebasan lebih). Tidak ada getaran atom.	3+3=6 derajat kebebasan.

3. Memecahkan masalah kualitatif

Memecahkan masalah kualitas (kontrol)

1. Oksigen molekuler berada pada tekanan 805 Pa dalam bejana dengan volume 0,8 m3.

Dengan pendinginan isokhorik, energi internal gas akan berkurang 100 kJ.

Berapa tekanan akhir oksigen.

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

Tekanan turun, P2 = P1 - P
i = 5 – jumlah derajat kebebasan
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

Jawaban: p2 \u003d 5 104 Pa.

2. Tentukan berapa tekanan udara yang akan terbentuk di dua ruangan dengan volume V 1 dan V2 jika sebuah pintu terbuka di antara keduanya.

U = 1,25 x106J.

Ketika memecahkan masalah untuk penerapan persamaan Clapeyron-Mendeleev, jangan lupa bahwa persamaan ini menggambarkan keadaan gas ideal. Selain itu, harus diingat bahwa semua besaran fisis yang digunakan dalam bagian ini bersifat statistik. Hal ini berguna, ketika mulai memecahkan masalah, untuk menggambar diagram sketsa proses, dengan variabel yang sesuai di sepanjang sumbu koordinat.

Hukum dan rumus dasar

jumlah zat	atau
Persamaan Clapeyron-Mendeleev (persamaan keadaan gas ideal)
hukum Dalton
Konsentrasi molekul
Persamaan teori kinetik molekuler gas
Energi kinetik rata-rata satu molekul gas ideal (energi internal)
Energi internal massa gas ideal
persamaan Mayer
Kapasitas panas molar dan hubungannya dengan spesifik
Hukum pertama termodinamika
Pekerjaan ekspansi gas dalam proses:
adiabatik
isotermal
isobarik
Persamaan Poisson yang menghubungkan parameter gas dalam proses adiabatik	;
perubahan entropi
Efisiensi termal Siklus Carnot

Contoh pemecahan masalah

Contoh 4 massa oksigen 320g. dipanaskan pada tekanan konstan dari 300K sebelum 310K. Tentukan jumlah kalor yang diserap oleh gas, perubahan energi dalam dan kerja pemuaian gas.

Diberikan: m=320g=0,32kg; T1 =300K; T2 =310 K

Mencari: Q, U, A

Solusi: Jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan gas pada tekanan konstan ditentukan dengan menggunakan hukum I termodinamika:

mengganti nilai numerik dan dengan mempertimbangkan bahwa , kami memperoleh

Kerja pemuaian gas dalam proses isobarik:

(5)

dan kemudian mengurangi istilah dengan istilah (5) dari (4), kita mendapatkan:

dan mensubstitusi ke (3), kami menemukan:

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

Menjawab: Q = 2910J; U = 2080 J; A = 830J

Contoh 5. Temukan energi kinetik rata-rata dari gerakan rotasi satu molekul oksigen pada suhu T=350K, serta energi kinetik gerak rotasi semua molekul oksigen bermassa 4g.

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

Mencari: b vrñ 0 ; E persegi

Keputusan: Untuk setiap derajat kebebasan molekul gas, ada energi rata-rata yang sama, di mana k- Konstanta Boltzmann; T adalah suhu mutlak gas. Karena gerak rotasi molekul diatomik O2 sesuai dengan dua derajat kebebasan, maka energi rata-rata dari gerak rotasi molekul oksigen adalah:

di mana tidak ada- Nomor Avogadro; v = m/M- jumlah zat.

Substitusikan ke dalam (3), kita peroleh N = N A m/M.

Sekarang kita substitusikan menjadi (2):

E qr = N á vrñ 0 = NA (m/M)á vrñ 0 .

Substitusikan nilai numerik, kita dapatkan:

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.

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

Contoh 6 Bagaimana entropi berubah? 2g volume yang menempati hidrogen 40l pada suhu 270K jika tekanan digandakan pada suhu konstan, dan kemudian suhu dinaikkan menjadi 320K pada volume yang konstan.

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

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

Mencari: Δ S

Keputusan: Perubahan entropi ditentukan oleh rumus:

di mana dQ adalah jumlah panas yang dihasilkan dalam proses.

Perubahan entropi menurut kondisi terjadi karena dua proses:

1) isotermal dan 2) isokhorik. Kemudian:

Kuantitas panas dQ 1 dan dQ2 kita temukan dari hukum 1 termodinamika untuk proses ini:

1) dQ1 =PdV(karena dT=0 untuk T=konst)

P kita temukan dari persamaan Clapeyron-Mendeleev:

Kemudian dan

karena pada T=konst, P 1 V 1 \u003d P 2 V 2

2) (karena dV=0 dan dA=0 pada V = konstan)

dan

;

Mengganti nilai numerik, kita mendapatkan:

Menjawab: Δ S = -2,27 J/K

Tugas untuk solusi independen

51. Dalam wadah dengan kapasitas 10l terdapat udara bertekanan pada suhu 27°C. Setelah sebagian udara dilepaskan, tekanan turun 2 10 5 Pa. Tentukan massa udara yang dilepaskan. Proses ini dianggap isotermal.

52. Berapa volume yang dibutuhkan campuran dalam kondisi normal? 4kg helium dan 4kg nitrogen?

53. Dalam kapal berbentuk bola, jari-jarinya 0.2m, menjadi 80g nitrogen. Sampai suhu berapa sebuah bejana dapat dipanaskan jika dindingnya dapat menahan tekanan? 7 10 5 Pa.

54. Pada 27°C dan tekanan 12 10 5 Pa kerapatan campuran hidrogen dan nitrogen 10 g/dm 3. Tentukan massa molar campuran tersebut.

55. Dalam wadah dengan kapasitas 5l menjadi 2kg hidrogen dan 1 kg oksigen. Tentukan tekanan campuran jika suhu lingkungan 7°C.

56. Tekanan gas ideal 2MPa, konsentrasi molekul 2 10 3 cm -3. Tentukan energi kinetik rata-rata dari gerak translasi satu molekul dan suhu gas.

57. Tentukan energi kinetik rata-rata dari gerak rotasi satu molekul gas diatomik jika energi kinetik total molekul dalam 1km gas ini 6.02 J.

58. Temukan energi kinetik rata-rata dari gerak rotasi semua molekul yang terkandung dalam 0.25g hidrogen pada 27°C.

59. Tentukan konsentrasi molekul gas ideal pada suhu 350rb dan tekanan 1.0MPa.

60. Tentukan suhu gas ideal jika energi kinetik rata-rata dari gerak translasi molekul-molekulnya 2.8 10 -19 J.

61. Temukan peningkatan energi internal dan pekerjaan ekspansi 30g hidrogen pada tekanan konstan jika volumenya meningkat lima kali. Suhu awal 270K.

62. Massa nitrogen 1 kg, yang pada suhu 300K kompres: a) secara isotermal; b) secara adiabatik, meningkatkan tekanan sepuluh kali lipat. Tentukan kerja yang dihabiskan untuk kompresi dalam kedua kasus. Berapa banyak panas yang harus dilaporkan 1mol oksigen untuk melakukan pekerjaan 10J: a) dalam proses isotermal; b) dengan isobarik?

63. Tentukan berapa banyak panas yang harus diberikan kepada karbon dioksida dengan massa 440g untuk memanaskannya 10K: a) isokhorik, b) isobarik.

64. Saat dipanaskan 0,5kmol nitrogen telah ditransfer 1000J kehangatan. Tentukan kerja pemuaian pada tekanan tetap.

65. Gas menempati volume 10l di bawah tekanan 0,5MPa, dipanaskan secara isobarik dari 323K sebelum 473K. Temukan pekerjaan untuk memperluas gas.

66. Gas menempati volume 12l di bawah tekanan 0.2MPa. Tentukan kerja yang dilakukan oleh gas jika dipanaskan secara isobarik dari 300K sebelum 348K.

67. Temukan pekerjaan dan perubahan energi internal dengan ekspansi adiabatik 0,5 kg udara jika volumenya diperbesar lima kali. Suhu awal 17°C.

68. Tentukan jumlah panas yang dilaporkan 14g nitrogen jika dipanaskan secara isobarik dari 37°C sebelum 187°С.. Pekerjaan apa yang akan dia lakukan dan bagaimana energi internalnya berubah?

69. Berapa kali volumenya akan meningkat? 2mol hidrogen selama ekspansi isotermal pada suhu 27°C, jika panasnya habis 8kJ.

70. Tentukan massa molar gas, jika selama pemanasan isokhorik dengan 10 °С 20g gas akan dibutuhkan 680J panas, dan pada isobarik 1050J.

71. Berapa perubahan entropi? 10g udara selama pemanasan isokhorik dari 250K sebelum 800K?

72. Dengan ekspansi isobarik hidrogen dengan massa 20g volumenya menjadi tiga kali lipat. Tentukan perubahan entropi hidrogen selama proses ini.

73. Dengan pemanasan isokhorik 480g tekanan oksigen meningkat 5 sekali. Temukan perubahan entropi dalam proses ini.

74. Volume helium, massa 1 kg, meningkat dalam 4 kali: a) secara isotermal b) secara adiabatik. Berapakah perubahan entropi dalam proses ini?

75. Temukan perubahan entropi saat dipanaskan 1 kg air dari 0 °C sebelum 100 °С dan kemudian mengubahnya menjadi uap pada suhu yang sama.

76. Bagaimana entropi berubah selama ekspansi isotermal 0.1kg oksigen, jika volume berubah dari 5l sebelum 10l?

77. Tentukan perubahan entropi selama pemanasan isobarik 0.1kg nitrogen dari 17 °С sebelum 97°С .

78. Es pada suhu -30 °С, berubah menjadi uap. Tentukan perubahan entropi dalam proses ini.

79. Berapa perubahan entropi? 10g udara selama ekspansi isobarik dari 3l sebelum 8l.

1. Berapakah perubahan entropi? 20g udara selama pendinginan isobarik dari 300K sebelum 250K?

Tugas kualitatif

81. Volume gas berkurang dalam 3 kali, dan suhu meningkat sebesar 2 waktu. Berapa banyak tekanan gas meningkat? Anggap gas itu ideal.

82. Sebuah pegas terkompresi dilarutkan dalam asam. Berapa energi potensial deformasi elastis pegas?

83. Kami menawarkan dua opsi untuk menjelaskan gaya angkat balon yang diisi dengan hidrogen. Menurut yang pertama - gaya angkat - gaya Archimedes. Menurut yang kedua, gaya angkat muncul karena perbedaan tekanan pada bagian atas dan bawah bola. Bagaimana penjelasan ini berbeda?

84. Jelaskan mengapa pemuaian isotermal gas hanya mungkin jika sejumlah panas diberikan padanya?

85. Apakah ada proses di mana semua panas yang dipindahkan ke fluida kerja dari pemanas berubah menjadi kerja yang bermanfaat?

86. Dapatkah semua energi internal gas diubah menjadi kerja mekanis?

87. Mengapa efisiensi mesin pembakaran internal turun tajam selama pembakaran eksplosif dari campuran yang mudah terbakar?

88. Bagaimana suhu dalam ruangan akan berubah jika pintu lemari es yang berfungsi dibiarkan terbuka?

89. Ketika gas diatomik dipanaskan, kapasitas panasnya pada suhu tinggi meningkat tajam dengan penurunan berikutnya. Ketergantungan serupa juga diamati untuk gas poliatomik. Bagaimana ini bisa dijelaskan?

90. Suatu gas tertentu berpindah dari keadaan I ke II, pertama sepanjang isokore, dan kemudian sepanjang isobar. Dalam kasus lain, pertama di sepanjang isobar, lalu di sepanjang isokor. Akankah pekerjaan yang sama dilakukan dalam kedua kasus?

91. Mengapa pompa memanas saat memompa ban roda mobil?

92. Mengapa logam dan kayu dengan suhu yang sama terasa berbeda saat disentuh?

93. Bisakah Anda merebus air dalam cangkir kertas?

94. Mengapa tetesan air di atas kompor panas "hidup" lebih lama daripada hanya di kompor panas?

95. Mengapa air dalam ketel "berbunyi" sebelum direbus?

96. Mengapa air mendidih lebih cepat di dalam bejana dengan penutup daripada tanpa penutup?

97. Dapatkah balon di atmosfer bumi naik ke ketinggian yang tidak terbatas?

98. Sepotong es mengapung di bejana yang diisi air sampai penuh. Akankah air meluap jika es mencair?

99. Mengapa pensil kayu mengapung horizontal di air? Jelaskan mengapa ia akan mengapung secara vertikal jika sebuah beban diikatkan pada salah satu ujungnya?

100. Bola timah yang identik diturunkan ke dalam bejana dengan volume yang sama dengan air. Dalam satu bejana, suhu air 5°C, dan di sisi lain 50 °C. Di kapal manakah bola akan mencapai dasar paling cepat?

pertanyaan tes

21. Apa yang dimaksud dengan atom, molekul, ion?

22. Apa yang disebut dengan sistem termodinamika?

23. Apa parameter keadaan?

24. Apa keadaan sistem termodinamika yang disebut kesetimbangan, non-kesetimbangan?

25. Apa itu gas ideal?

26. Apa yang menjadi ciri persamaan keadaan?

27. Berikan definisi hukum distribusi Maxwell.

28. Apa hukum distribusi Boltzmann?

29. Apa ciri kecepatan yang paling mungkin?

30. Berapakah kelajuan rata-rata aritmatika?

31. Apa itu panas?

32. Mendefinisikan hukum pertama termodinamika.

33. Isoproses apa yang Anda ketahui?

34. Apa yang dimaksud dengan proses isotermal?

35. Bagaimana cara menghitung kerja gas dari proses isokhorik dan isobarik?

36. Berikan definisi proses adiabatik.

37. Parameter fisika apa yang dihubungkan oleh persamaan Mayer?

38. Berapa kapasitas panas suatu benda, kapasitas panas jenis dan kapasitas panas molar?

39. Apa yang dikatakan hukum kedua termodinamika?

40. Bagaimana cara meningkatkan efisiensi mesin kalor?

9.5 Kapasitas panas

1) Dalam sebuah ruangan berukuran 6*5*3 m, suhu udara 27 0 C pada tekanan 101 kPa. Temukan berapa banyak panas yang harus dihilangkan dari udara ini untuk menurunkan suhunya menjadi 17 0 C pada tekanan yang sama.

Kapasitas panas spesifik rata-rata udara adalah 1,004 kJ/(kg·K). Massa udara di dalam ruangan diasumsikan konstan. Jawaban: 1,06 MJ.

2) Panas 17000 kJ dihilangkan dari nitrogen yang terkandung dalam silinder. Pada saat yang sama, suhunya turun dari 800 menjadi 200 0 C. Temukan massa nitrogen yang terkandung dalam balon. Jawaban: 34,6 kg.

3) Dalam pemanas udara berbentuk tabung, udara dipanaskan pada tekanan konstan dari 10 hingga 90 0 C. Temukan laju aliran massa udara yang melewati pemanas udara jika disuplai dengan 210 MJ / jam panas.

Jawaban: 2610 kg/jam.

4) Tentukan jumlah kalor yang diperlukan untuk memanaskan pada volume konstan 10 kg nitrogen dari 200 0 C hingga 800 0 C. Jawaban: 4,91 MJ.

5) Temukan kapasitas panas molar isobarik dan isokhorik rata-rata dari produk pembakaran bahan bakar ketika didinginkan dari 1100 hingga 300 0 C. Fraksi molar dari komponen produk pembakaran ini adalah sebagai berikut: ; ; ; .

Jawaban: J / (mol K); J / (mol K).

6) Temukan kapasitas kalor jenis rata-rata oksigen pada tekanan konstan saat suhu naik dari 600 0 C ke 2000 0 C.

Jawaban: 1,1476 kJ/(kg K).

7) Temukan kapasitas panas isobarik molar rata-rata karbon dioksida ketika suhunya naik dari 200 0 menjadi 1000 0 .

Jawaban: 52,89 kJ/mol.

8) Udara yang terdapat dalam sebuah silinder berkapasitas 12,5 m 3 pada suhu 20 0 C dan tekanan 1 MPa dipanaskan sampai suhu 180 0 C. Carilah kalor yang diberikan. Jawaban: 17.0 MJ.

9) Temukan kapasitas panas isokhorik dan isobarik spesifik rata-rata oksigen dalam kisaran suhu 1200 ... 1800 0 .

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

10) Tentukan kapasitas kalor isokhorik molar rata-rata oksigen ketika dipanaskan dari 0 sampai 1000 0 C. Jawaban: 25,3 kJ / (kg K).

11) Temperatur suatu campuran yang terdiri dari nitrogen seberat 3 kg dan oksigen seberat 2 kg sebagai akibat pemberian kalor padanya pada volume konstan naik dari 100 menjadi 1100 0 C. Tentukan jumlah kalor yang diberikan. Jawaban: 4.1 MJ.

12) Komposisi produk pembakaran bensin dalam silinder mesin dalam mol adalah sebagai berikut: \u003d 71,25; =21.5; =488,3; =72.5. Temperatur gas-gas tersebut adalah 800 0 C, lingkungan adalah 0 0 C. Tentukan proporsi kehilangan panas dengan gas buang jika nilai kalor bensin adalah 43950 kJ / kg.

13) Campuran gas terdiri dari 2 kg karbon dioksida, 1 kg nitrogen, 0,5 kg oksigen. Hitunglah kapasitas kalor isobarik molar rata-rata campuran tersebut pada kisaran suhu 200 ... 800 0 C. Jawab: 42,86 J / (mol K).

14) Temukan kapasitas panas molar isobarik dan isotermal rata-rata dari produk pembakaran bahan bakar ketika didinginkan dari 1100 hingga 300 0 C. Fraksi molar dari komponen produk pembakaran ini adalah sebagai berikut: = 0,09; =0,083; =0,069; = 0,758. Jawaban: 32,3 J / (mol K); 27,0 J/(mol K).

15) Komposisi gas buang dari mesin pembakaran internal dalam mol adalah sebagai berikut: \u003d 74.8; =68; =119; =853. Temukan jumlah kalor yang dilepaskan oleh gas-gas ini ketika suhunya diturunkan dari 380 menjadi 20 0 C.

9.6 Proses termodinamika gas

1) Berapa jumlah panas yang harus diberikan kepada karbon dioksida yang terkandung dalam silinder dengan kapasitas 0,8 m 3 untuk meningkatkan tekanan dari 0,1 menjadi 0,5 MPa, dengan asumsi = 838 J / (kg K). Jawaban: 1,42 MJ.

2) Udara dalam sebuah silinder berkapasitas 100 liter pada tekanan 0,3 MPa dan suhu 15 0 C diberi kalor sebesar 148,8 kJ. Tentukan suhu akhir dan tekanan udara dalam balon jika kapasitas kalor jenis = 752 J/(kg·K). Jawaban: 560 0 ; 0,87 MPa.

3) Udara dalam kondisi awal V 1 \u003d 0,05 m 3, T 1 \u003d 850 K dan p\u003d 3 MPa memuai pada tekanan konstan hingga volume V 2 \u003d 0,1 m 3. Hitunglah suhu akhir, kalor yang disuplai dari perubahan energi dalam, dan kerja yang dilakukan untuk mengubah volume. Jawaban: 1700 K; 619 kJ; 150 kJ; 469 kJ.

Membangun bagan proses

Membangun bagan proses, terjadi dengan gas ideal, pada koordinat p, T dan V, T. Massa gas adalah konstan.

Membangun bagan proses, terjadi dengan gas ideal, pada koordinat p, T dan p, V. Massa gas adalah konstan.

Membangun bagan proses, terjadi dengan gas ideal, pada koordinat V, T dan p, V. Massa gas adalah konstan.

Membangun bagan proses

Membangun bagan proses, terjadi dengan gas ideal, pada koordinat p, V dan p, T. Massa gas adalah konstan.

Membangun bagan proses
Membangun bagan proses, terjadi dengan gas ideal, pada koordinat p, T dan V, T. Massa gas adalah konstan.

Membangun bagan proses, terjadi dengan gas ideal, pada koordinat p, V dan T, V. Massa gas adalah konstan.

Plot grafik proses yang terjadi dengan gas ideal pada koordinat p, T dan V, T. Massa gas adalah konstan.

Tentukan suhu gas ideal dalam keadaan 2 jika keadaan 2 dan 4 terletak pada isoterm yang sama. Suhu T1 dan T3 di negara bagian 1 dan 3 diketahui.

[µ §]
Gas ideal secara berurutan dipindahkan dari keadaan 1 dengan suhu T1 ke keadaan 2 dengan suhu T2, kemudian ke keadaan 3 dengan suhu T3 dan kembali ke keadaan 1. Carilah suhu T3 jika terjadi proses perubahan keadaan seperti pada gambar, dan T1 dan T2 diketahui.

Satu mol gas ideal terlibat dalam proses termal 1 C 2 C 3 C 4 C 1, digambarkan dalam koordinat p-V. Kelanjutan segmen garis 1 C 2 dan 3 C 4 melalui titik asal, dan kurva 1 C 4 dan 2 C 3 adalah isoterm. Gambarkan proses ini dalam koordinat V-T dan temukan volume V3 jika volume V1 dan V2 = V4 diketahui.

[µ §]
satu tahi lalat gas ideal, dipindahkan dari keadaan 1 ke keadaan 2. Tentukan suhu maksimum Tmax gas selama proses ini.

20 g helium yang dimasukkan ke dalam silinder di bawah piston dipindahkan secara perlahan tanpa batas dari keadaan volume 32 liter dan tekanan 4 105 Pa ke keadaan volume 9 liter dan tekanan 15,5 105 Pa. Berapa suhu tertinggi gas dalam proses ini, jika pada grafik ketergantungan tekanan gas pada volume proses digambarkan dengan garis lurus?

[µ §]
Perubahan kedudukan gas ideal dengan massa konstan ditunjukkan pada gambar. Pada titik 1, suhu gas T0. Tentukan suhu gas di titik 2, 3, 4.

[T2=3T0; 3=6Т0; 4=2Т0]
Diagram p-V menunjukkan grafik proses pemuaian gas, dimana gas berpindah dari keadaan 1 dengan tekanan p0 dan volume V0 ke keadaan 2 dengan tekanan p0/2 dan volume 2V0. gambarkan grafik proses yang sesuai pada diagram p-T dan V-T.

2. Dasar-dasar termodinamika
a) energi internal gas monoatomik

§ U C energi dalam (J)

B) bekerja dalam termodinamika

A C usaha (J)

- perubahan volume

- perubahan suhu

B) hukum pertama termodinamika

§ ДU C perubahan energi dalam

Q C jumlah panas

- kerja gaya eksternal pada gas

- kerja gas melawan gaya eksternal

D. efisiensi mesin kalor

h C koefisien kinerja (COP)

A C usaha yang dilakukan oleh mesin

Q1 EC kuantitas panas diterima dari pemanas

Q2 C kuantitas panas dipindahkan ke lemari es

T1 C suhu pemanas

2 C suhu lemari es

D. jumlah panas

§ Q C jumlah kalor (J)

Persamaan keseimbangan panas

Q1 EC kuantitas panas diberikan oleh tubuh yang lebih panas;

Q2 C adalah jumlah panas yang diterima oleh benda yang lebih dingin.

Berapa volume yang ditempati oleh gas ideal monoatomik jika energi internalnya 600 J pada tekanan atmosfer normal?

Hitunglah konsentrasi molekul gas ideal dalam bejana berkapasitas 2 liter pada suhu 27°C, jika energi dalamnya 300 J.

Berapa massa hidrogen di bawah piston? dalam wadah silinder jika, ketika dipanaskan dari 250 hingga 680 K pada tekanan konstan pada piston, gas melakukan pekerjaan sebesar 400 J?

Dengan pendinginan isokhorik, energi internal berkurang 350 J. Kerja apa yang dilakukan gas dalam kasus ini? Berapa banyak panas yang dipindahkan oleh gas ke benda-benda di sekitarnya?

Usaha apa yang dilakukan gas ideal monoatomik dan bagaimana energi dalamnya berubah selama pemanasan isobarik gas dalam jumlah 2 mol per 50 K? Berapa banyak panas yang diterima oleh gas dalam proses pertukaran panas?

Dengan pendinginan isobarik sebesar 100 K, energi internal gas ideal monoatomik berkurang sebesar 1662 kJ. Usaha apa yang dilakukan oleh gas dan berapa banyak panas yang dipindahkan olehnya ke benda-benda di sekitarnya?

[-1108 kJ; -2770 J]
Selama kompresi adiabatik gas, pekerjaan 200 J dilakukan. Berapa dan berapa energi internal gas berubah dalam kasus ini?

Selama proses adiabatik, kerja 150 J dilakukan oleh gas.Berapa dan berapa perubahan energi internalnya?

[-150 J]
Berapa usaha yang akan dilakukan oleh oksigen bermassa 320 g pada pemanasan isobarik 10 K?

Hitung peningkatan energi internal hidrogen dengan massa 2 kg dengan peningkatan suhu sebesar 10 K: 1) isokhorik; 2) isobarik.

Volume oksigen dengan berat 160 g, yang suhunya 27 ° C, berlipat ganda selama pemanasan isobarik. Temukan pekerjaan gas selama ekspansi, jumlah panas yang masuk ke pemanasan oksigen, perubahan energi internal.

Untuk pemanasan isobarik gas dalam jumlah 800 mol per 500 K, ia diberi jumlah panas 9,4 MJ. Tentukan kerja gas dan pertambahan energi dalamnya.

Sebuah silinder dengan kapasitas 1 liter berisi oksigen pada tekanan 107 Pa dan pada suhu 300 K. Sejumlah panas 8,35 kJ disuplai ke gas. Tentukan suhu dan tekanan gas setelah dipanaskan.

Ketika sejumlah panas 125 kJ diterapkan pada gas ideal, gas melakukan kerja 50 kJ melawan gaya eksternal. Berapa energi internal akhir gas jika energinya sebelum ditambahkan jumlah kalor sama dengan 220 kJ?

Oksigen seberat 32 g berada dalam bejana tertutup pada tekanan 0,1 MPa pada suhu 17 0C. Setelah dipanaskan, tekanan di dalam bejana menjadi dua kali lipat. Cari: 1) volume kapal; 2) suhu di mana gas dipanaskan; 3) jumlah panas yang diberikan ke gas.

Berapakah jumlah kalor yang diperlukan untuk kenaikan isobarik dalam volume molekul nitrogen dengan berat 14 g, yang memiliki suhu 27 0C sebelum pemanasan, sebanyak 2 kali?

Dengan pemuaian udara secara adiabatik, dilakukan usaha 500 J. Berapakah perubahan energi dalam udara?

[-500 J]
Dengan kompresi udara adiabatik 8 mol helium dalam silinder kompresor, pekerjaan 1 kJ dilakukan. Tentukan perubahan suhu gas.

Dengan pemuaian adiabatik 64 g oksigen O2, yang dalam kondisi normal, suhu gas meningkat dengan faktor 2. Temukan: perubahan energi internal; pekerjaan ekspansi gas.

[-11.3 kJ; 11.3 kJ]
Suhu nitrogen seberat 1,4 kg akibat pemuaian adiabatik turun sebesar 20 0C. Berapa usaha yang dilakukan gas selama pemuaian?

Oksigen molekuler menempati volume 2 m3 dalam kondisi normal. Ketika gas dikompresi tanpa pertukaran panas dengan lingkungan, pekerjaan sebesar 50,5 kJ dilakukan. Berapa suhu akhir oksigen?

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

Udara seberat 87 kg dipanaskan dari 10 0C menjadi 30 0C. Tentukan perubahan energi dalam udara. Massa molar udara harus diambil sama dengan 2,910 -2 kg / mol, dan udara harus dianggap sebagai gas diatomik (ideal).

Tentukan perubahan energi dalam helium selama pemuaian isobarik gas dari volume awal 10 liter menjadi volume akhir 15 liter. Tekanan gas 104 Pa.

Oksigen molekuler berada di bawah tekanan 105 Pa dalam bejana dengan volume 0,8 m 3. Dengan pendinginan isokhorik, energi internal gas berkurang 100 kJ. Berapakah tekanan akhir oksigen?

Ketika dua pesawat ruang angkasa berlabuh, kompartemen mereka saling berhubungan. Volume kompartemen pertama adalah 12 m 3, yang kedua adalah 20 m 3. Tekanan dan suhu udara di kompartemen masing-masing adalah 0,98105 Pa dan 1,02105 Pa, 17 oC dan 27 oC. Berapa tekanan udara yang akan ditetapkan dalam modul gabungan? Berapa suhu udara di dalamnya?

Berapa energi internal 10 mol gas monoatomik pada 27°C?

Berapa perubahan energi internal helium seberat 200 g dengan peningkatan suhu sebesar 20 ° C?

[pada 12,5 kJ]
Berapa energi internal helium yang mengisi balon dengan volume 60 m3 pada tekanan 100 kPa?

Dua mol gas ideal dikompresi secara isotermal pada 300 K menjadi setengah volume aslinya. Usaha apa yang dilakukan oleh gas? Gambarkan secara kualitatif proses yang dipertimbangkan pada diagram p, V.

[-3,46 kJ]
Pada suatu proses, gas telah melakukan usaha sebesar 5 MJ, dan energi dalamnya berkurang sebesar 2 MJ. Berapa banyak panas yang ditransfer ke gas dalam proses ini?

Ketika mentransfer 300 J panas ke gas, energi internalnya berkurang 100 J. Apa usaha yang dilakukan gas?

0 mol gas ideal monoatomik dipanaskan hingga 50 °C. Prosesnya isobarik. Berapa kalor yang diterima gas?

Sebuah gas ideal monoatomik menerima 2 kJ energi panas dari pemanas. Berapa banyak energi internalnya berubah? Prosesnya isobarik.

[pada 1200 J]
200 J kalor dipindahkan ke gas dan gas melakukan usaha 200 J melawan gaya luar. Berapakah perubahan energi dalam gas?

[per 50 kJ]
Berapa perubahan energi internal gas, yang melakukan pekerjaan 100 kJ, menerima panas 135 kJ?

[pada 35 kJ]

Usaha yang dilakukan pada gas adalah 25 kJ. Apakah gas menerima atau melepaskan panas dalam proses ini? Berapa sebenarnya jumlah panasnya?

[-50 kJ]
Nitrogen seberat 280 g dipanaskan pada tekanan konstan sampai 1000 C. Tentukan kerja pemuaian.

Tentukan usaha pemuaian 20 liter gas selama pemanasan isobarik dari 300 K menjadi 393 K. Tekanan gas adalah 80 kPa.

Dengan pemanasan isobarik pada 159 K oleh gas yang massanya 3,47 kg, pekerjaan dilakukan 144 k J. Temukan massa molar gas? Apa ini gas?

Ada oksigen di dalam silinder di bawah piston. Mendefinisikan massanya, jika diketahui kerja yang dilakukan ketika oksigen dipanaskan dari 273 K menjadi 473 K adalah 16 kJ. Abaikan gesekan.

Berapakah perubahan energi dalam gas jika diberi kalor sebesar 20 kJ dan kerja 30 kJ yang dilakukan padanya?

[per 50 kJ]
Usaha yang dilakukan pada gas adalah 75 kJ, sedangkan energi dalamnya bertambah 25 kJ. Apakah gas menerima atau melepaskan panas dalam proses ini? Berapa sebenarnya jumlah panasnya?

Berapa banyak kalor yang harus dipindahkan ke gas sehingga energi internalnya meningkat sebesar 45 kJ dan gas melakukan kerja sebesar 65 kJ.

Untuk pemanasan isobarik gas dengan jumlah zat 800 mol per 500 K, ia diberi jumlah panas 9,4 MJ. Tentukan pekerjaan gas dan peningkatan energi internalnya.

Ada 1,25 kg udara di dalam silinder di bawah piston. Untuk memanaskannya sebesar 40 C pada tekanan konstan, 5 kJ panas dikeluarkan. Tentukan perubahan energi dalam udara (M = 0,029 kg/mol).

Usaha yang akan dilakukan oleh gas yang memuai pada tekanan tetap 3 atm. dari volume 3 l ke volume 18 l? Berapa usaha yang akan dilakukan oleh 6 kg udara yang memuai di bawah pemanasan isobarik dari 5 hingga 150 C?

Sebuah balon pada tekanan konstan 1,2 105 Pa dipompa dari volume 1 liter menjadi volume 3 liter. Apa pekerjaan yang dilakukan?

Dengan pemampatan adiabatik 5 g helium, kerja 249,3 J dilakukan.Berapa suhu helium jika suhu awalnya 293 K? Massa molar helium adalah 4 10 C3kg / mol.

piston sarat, yang massanya 50 kg, dan luas alasnya 0,01 m2, terletak di dalam silinder tempat gas dipanaskan. Piston perlahan naik, dan volume gas meningkat 2 liter. Hitung usaha yang dilakukan oleh gas tersebut.

Untuk pemanasan isobarik 800 mol gas pada 500 K, ia diberitahu jumlah panas adalah 9,4 MJ. Tentukan perubahan energi dalam gas.

Energi 60 J dihabiskan untuk memanaskan gas, disertai dengan ekspansi pada tekanan konstan 3 x 104 Pa. Volume gas meningkat 1,5 liter selama pemanasan. Bagaimana energi internal gas berubah?

Satu mol gas ideal dipindahkan secara isokhorik dari keadaan 1 ke keadaan 2, sedangkan tekanannya berkurang 1,5 kali. Kemudian gas dipanaskan secara isobarik sampai suhu awal 300 K. Berapa usaha yang dilakukan gas sebagai akibat dari transisi yang dilakukan?

Satu mol gas ideal menyelesaikan proses tertutup yang terdiri dari dua isokor dan dua isobar. Suhu di titik 1 sama dengan T1, di titik 3 sama dengan C T3. Tentukan kerja yang dilakukan oleh gas per siklus jika titik 2 dan 4 terletak pada isoterm yang sama.

Satu mol gas ideal berada di dalam silinder di bawah piston pada suhu T1. Gas pada tekanan konstan dipanaskan sampai suhu T3. Selanjutnya, gas didinginkan pada tekanan konstan sehingga volumenya berkurang ke nilai aslinya. Akhirnya, pada volume konstan, gas dikembalikan ke keadaan semula. Berapa usaha yang dilakukan oleh gas dalam proses ini?

Gambar menunjukkan dua proses tertutup yang terjadi dengan gas ideal: 1 C 2 C 3 C 1 dan 3 C 2 ЁC 4 C 3. Di antara proses tersebut, gas manakah yang melakukan kerja?

[sedang berlangsung 3 Q 2 Q 4 - 3]
massa m gas ideal, yang pada suhu, didinginkan secara isokhor sehingga tekanan turun n kali. Gas kemudian memuai pada tekanan konstan. Dalam keadaan akhir, suhunya sama dengan suhu awal. Tentukan usaha yang dilakukan oleh gas tersebut. Massa molar gas M.

[µ §]
Empat mol gas ideal menyelesaikan proses yang ditunjukkan pada gambar. Di daerah manakah kerja gas maksimum? Apa pekerjaan ini?

Satu mol gas ideal menyelesaikan proses yang ditunjukkan pada gambar. Temukan pekerjaan yang dilakukan oleh gas per siklus.

Tentukan suhu air yang terbentuk setelah mencampur 39 liter air pada 20 °C dan 21 liter air pada 60 °C.

Berapa liter air pada 95 °C yang harus ditambahkan ke 30 liter air pada 25 °C untuk mendapatkan air dengan suhu 67 °C?

Sepotong timah yang dipanaskan hingga 507 K dilepaskan ke dalam bejana yang berisi 2,35 kg air pada 20 °C; suhu air dalam bejana meningkat 15 K. Hitung massa timah. Abaikan penguapan air.

Sebuah bor baja seberat 0,090 kg, dipanaskan selama pengerasan hingga 840 °C, diturunkan ke dalam bejana yang berisi oli mesin pada 20 °C. Yang jumlah minyak yang harus diambil sehingga suhu akhirnya tidak melebihi 70 °C?