Importanza dell'insegnamento della fisica a scuola. La massa del gas è costante Argomento: Energia interna

Obiettivi della lezione:

Educativo:

1. Introduci il concetto di energia interna,
2. Rivelare il significato ideologico scientifico dell'energia interna del corpo come somma dell'energia cinetica del movimento delle molecole e dell'energia potenziale della loro interazione.
3. Presentare agli studenti due modi per cambiare l'energia interna,
4. Impara a risolvere i problemi di qualità

Sviluppando:

Sviluppare:

1. Capacità di applicare le conoscenze teoriche nella pratica
2. Osservazione e indipendenza
3. Pensare agli studenti attraverso attività di apprendimento logico

Educativo:

Continuare la formazione di idee sull'unità e l'interconnessione dei fenomeni naturali

Piano di lezione:

1. Interpretazione molecolare-cinetica del concetto di energia interna del corpo.
2. Derivazione della formula per l'energia interna di un gas ideale
3. Modi per cambiare l'interno e aumentare il lavoro

Formulare ipotesi e trarre conclusioni, risolvere problemi qualitativi

Tipo di lezione:

Imparare nuovo materiale.

Modulo della lezione: combinato.

Supporto metodologico complesso, proiettore multimediale, computer, schermo.

Metodi di insegnamento.

1. Verbale.
2. Visivo.
3. Pratico.

Durante le lezioni

Argomento: Energia interna

1. Momento organizzativo.

2. Imparare nuovo materiale.

Energia interna. Energia interna di un gas ideale.

Dall'8° grado, sappiamo che l'energia interna è l'energia del movimento e dell'interazione delle particelle (molecole) che compongono il corpo.

Allo stesso tempo, escludiamo dalla considerazione l'energia meccanica del corpo nel suo insieme (supponiamo che il corpo sia immobile in un dato sistema di riferimento e che l'energia potenziale della sua interazione con altri corpi sia uguale a 0).

Pertanto, siamo interessati solo all'energia del movimento caotico delle molecole e alla loro interazione reciproca. L'energia interna è una funzione dello stato del corpo, cioè dipende dalla temperatura e da altri parametri del sistema.

L'energia interna è indicata con U.

Energia interna di un gas ideale.

Proviamo a calcolare l'energia interna di un gas ideale. Un gas ideale è un modello di gas molto rarefatto in cui l'interazione delle molecole può essere trascurata, ad es. l'energia interna di un gas ideale è costituita solo dall'energia cinetica del moto molecolare, che è facilmente calcolabile attraverso l'energia cinetica media del moto:

Conosciamo già l'energia cinetica media del moto molecolare:

Questa formula è vera solo per un gas monoatomico.

Se le molecole di gas sono biatomiche (la molecola sembra un manubrio), la formula sarà diversa:

Perché l'energia è diventata maggiore è facilmente spiegabile se il fatto è che una molecola biatomica può non solo andare avanti, ma anche ruotare. La rotazione, si scopre, contribuisce anche all'energia cinetica media della molecola.

Come tenere conto del contributo all'energia di rotazione delle molecole?

Si scopre che è possibile dimostrare il teorema sull'equipartizione dell'energia sui gradi di libertà, il quale afferma che per ogni grado di libertà di movimento delle molecole, in media, c'è 1/2 kT di energia.

Quali sono i gradi di libertà?

Tipo di molecola	Quali movimenti di una molecola sono possibili	numero di gradi di libertà
gas monoatomico	Qualsiasi movimento può essere rappresentato come somma di movimenti in tre direzioni indipendenti: x, y, z, non teniamo conto della rotazione, quindi consideriamo la molecola mat. punto.	3 gradi di libertà
gas biatomico	Oltre al moto traslatorio, una molecola può anche ruotare attorno a due assi (qualsiasi rotazione può essere rappresentata come la somma delle rotazioni attorno a due assi). Non teniamo conto della rotazione attorno all'asse passante lungo la molecola, quindi le molecole considerano il tappetino. punti. Crediamo che le vibrazioni degli atomi in una molecola non sorgano.	3+2=5 gradi di libertà
Ci sono tre o più atomi in una molecola di gas.	C'è un movimento traslatorio (3 gradi di libertà) e sono possibili rotazioni attorno a tre assi (3 gradi di libertà in più). Non ci sono vibrazioni di atomi.	3+3=6 gradi di libertà.

3. Risoluzione di problemi qualitativi

Risoluzione dei problemi di qualità (controllo)

1. L'ossigeno molecolare si trova a una pressione di 805 Pa in un recipiente con un volume di 0,8 m3.

Con il raffreddamento isocoro, l'energia interna del gas diminuirà di 100 kJ.

Qual è la pressione finale dell'ossigeno.

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

Caduta di pressione, P2 = P1 - P
i = 5 – numero di gradi di libertà
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

Risposta: p2 \u003d 5 104 Pa.

2. Determinare quale pressione dell'aria verrà stabilita in due stanze con volumi V 1 e V2 se una porta si apre tra di loro.

U= 1,25x106J.

Quando si risolvono problemi per l'applicazione dell'equazione di Clapeyron-Mendeleev, non bisogna dimenticare che questa equazione descrive lo stato di un gas ideale. Inoltre, va ricordato che tutte le grandezze fisiche utilizzate in questa sezione sono di natura statistica. È utile, quando si inizia a risolvere problemi, disegnare un diagramma schematico del processo, con opportune variabili lungo gli assi delle coordinate.

Leggi e formule di base

Ammontare della sostanza	o
Equazione di Clapeyron-Mendeleev (equazione di stato del gas ideale)
La legge di Dalton
Concentrazione molecolare
L'equazione della teoria cinetica molecolare dei gas
Energia cinetica media di una molecola di gas ideale (energia interna)
Energia interna della massa del gas ideale
Equazione di Mayer
Capacità termica molare e sua relazione con lo specifico
Primo principio della termodinamica
Il lavoro di espansione dei gas nei processi:
adiabatico
isotermico
isobarico
Equazione di Poisson relativa ai parametri dei gas in un processo adiabatico	;
cambiamento di entropia
Efficienza termica Ciclo di Carnot

Esempi di problem solving

Esempio 4 Massa di ossigeno 320 g. riscaldato a pressione costante da 300 mila prima 310K. Determinare la quantità di calore assorbita dal gas, la variazione di energia interna e il lavoro di espansione del gas.

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

Trovare: Q, ΔU, A

Soluzione: la quantità di calore necessaria per riscaldare il gas a pressione costante è determinata utilizzando la I legge della termodinamica:

sostituendo valori numerici e tenendo conto che , otteniamo

Il lavoro di espansione del gas in un processo isobarico:

(5)

e quindi sottraendo termine per termine (5) da (4), otteniamo:

e sostituendo la (3), troviamo:

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

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

Esempio 5. Trova l'energia cinetica media del movimento rotatorio di una molecola di ossigeno a una temperatura T=350K, nonché l'energia cinetica del movimento rotatorio di tutte le molecole di ossigeno con una massa 4 g.

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

Trovare: b ε vrñ 0 ; E quadrato

Decisione: Per ogni grado di libertà di una molecola di gas, c'è la stessa energia media, dove K- costante di Boltzmann; Tè la temperatura assoluta del gas. Dal moto rotatorio di una molecola biatomica O2 corrisponde a due gradi di libertà, quindi sarà l'energia media del movimento rotatorio di una molecola di ossigeno

dove N / A- il numero di Avogadro; v = m/m- ammontare della sostanza.

Sostituendo questo in (3), otteniamo N = NA m/M.

Ora lo sostituiamo in (2):

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

Sostituendo i valori numerici, otteniamo:

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.

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

Esempio 6 Come cambierà l'entropia? 2 g volume di occupazione dell'idrogeno 40 l a temperatura 270K se la pressione viene raddoppiata a temperatura costante, quindi la temperatura viene aumentata a 320K a volume costante.

Dato: 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

Trovare: Δ S

Decisione: La variazione di entropia è determinata dalla formula:

dove dQè la quantità di calore generata nel processo.

La variazione di entropia in base alla condizione avviene a causa di due processi:

1) isoterma e 2) isocora. Quindi:

Quantità di calore dQ 1 e dQ 2 troviamo dal 1° principio della termodinamica per questi processi:

1) dQ 1 =PdV(perché dT=0 per T=cost)

P troviamo dall'equazione di Clapeyron-Mendeleev:

Quindi e

perché A T=cost, P 1 V 1 \u003d P 2 V 2

2) (perché dV=0 e dA=0 A V=cost)

e

;

Sostituendo valori numerici, otteniamo:

Risposta: Δ S = -2,27 J/K

Compiti per soluzione indipendente

51. In un contenitore con una capacità 10 l c'è aria compressa ad una temperatura di 27°C. Dopo che parte dell'aria è stata rilasciata, la pressione è diminuita 2 10 5 Pa. Determinare la massa d'aria rilasciata. Il processo è considerato isotermico.

52. Quale volume assume la miscela in condizioni normali 4 kg elio e 4 kg azoto?

53. In un vaso avente la forma di una sfera, il cui raggio 0,2 m, essere 80 g azoto. A quale temperatura può essere riscaldata una nave se le sue pareti possono resistere alla pressione 7 10 5 Pa.

54. A 27°C e pressione 12 10 5 Pa densità di una miscela di idrogeno e azoto 10 g/dm 3. Determinare la massa molare della miscela.

55. In un contenitore con una capacità 5l essere 2 kg idrogeno e 1 kg ossigeno. Determinare la pressione della miscela se la temperatura ambiente è di 7°C.

56. Pressione ideale del gas 2MPa, concentrazione di molecole 2 10 3 cm -3. Determinare l'energia cinetica media del moto traslatorio di una molecola e la temperatura del gas.

57. Determinare l'energia cinetica media del moto rotatorio di una molecola di un gas biatomico se l'energia cinetica totale delle molecole in 1 kmol questo gas 6.02J.

58. Trova l'energia cinetica media del movimento rotatorio di tutte le molecole contenute in 0,25 g idrogeno a 27°C.

59. Determinare la concentrazione delle molecole di gas ideali a temperatura 350K e pressione 1,0 MPa.

60. Determinare la temperatura di un gas ideale se l'energia cinetica media del moto di traslazione delle sue molecole 2.8 10 -19 J.

61. Trova l'aumento dell'energia interna e il lavoro di espansione 30 g idrogeno a pressione costante se il suo volume è aumentato di cinque volte. Temperatura iniziale 270K.

62. Massa di azoto 1 kg, che è a temperatura 300 mila comprimere: a) isotermicamente; b) adiabaticamente, aumentando di dieci volte la pressione. Determina il lavoro speso per la compressione in entrambi i casi. Quanto calore deve essere segnalato 1 mol ossigeno per fare il lavoro 10J: a) in un processo isotermico; b) con isobarico?

63. Determinare quanto calore deve essere conferito all'anidride carbonica con una massa 440 g per scaldarlo 10.000: a) isocora, b) isobarica.

64. Quando riscaldato 0,5 kmol l'azoto è stato trasferito 1000J calore. Determinare il lavoro di espansione a pressione costante.

65. Gas che occupa un volume 10 l sotto pressione 0,5 MPa, è stato riscaldato isobaricamente da 323K prima 473K. Trova il lavoro per espandere il gas.

66. Gas che occupa un volume 12l sotto pressione 0,2 MPa. Determina il lavoro svolto dal gas se è riscaldato isobaricamente da 300 mila prima 348K.

67. Trova il lavoro e cambia l'energia interna con un'espansione adiabatica di 0,5 kg aria se il suo volume viene aumentato di cinque volte. Temperatura iniziale 17°C.

68. Determinare la quantità di calore riportata 14 g azoto se è stato riscaldato isobaricamente da 37°C prima 187°С.. Che lavoro farà e come cambierà la sua energia interna?

69. Quante volte il volume aumenterà 2mol idrogeno durante l'espansione isotermica a una temperatura 27°C, se il calore è stato speso 8kJ.

70. Determinare la massa molare del gas, se durante il riscaldamento isocoro di 10°C 20 g sarà richiesto il gas 680J calore e isobarico 1050J.

71. Qual è il cambiamento di entropia 10 g aria durante il riscaldamento isocoro da 250K prima 800K?

72. Con l'espansione isobarica dell'idrogeno con una massa 20 g il suo volume è triplicato. Determinare la variazione dell'entropia dell'idrogeno durante questo processo.

73. Con riscaldamento isocoro 480 g la pressione dell'ossigeno è aumentata 5 una volta. Trova il cambiamento di entropia in questo processo.

74. Volume di elio, massa 1 kg, aumentato nel 4 volte: a) isotermicamente b) adiabatico. Qual è il cambiamento di entropia in questi processi?

75. Trova la variazione di entropia quando riscaldata 1 kg acqua da 0°С prima 100°C e poi trasformarlo in vapore alla stessa temperatura.

76. Come cambierà l'entropia durante l'espansione isotermica 0,1 kg ossigeno, se il volume cambia da 5l prima 10 l?

77. Determinare la variazione di entropia durante il riscaldamento isobarico 0,1 kg azoto da 17°C prima 97°C .

78. Ghiaccio a temperatura -30°С, si trasforma in vapore. Determinare la variazione di entropia in questo processo.

79. Qual è il cambiamento nell'entropia 10 g aria durante l'espansione isobarica da 3l prima 8l.

1. Qual è il cambiamento di entropia 20 g aria durante il raffreddamento isobarico da 300 mila prima 250K?

Compiti qualitativi

81. Il volume di gas è stato ridotto 3 volte e la temperatura è stata aumentata di 2 volte. Di quanto è aumentata la pressione del gas? Considera il gas ideale.

82. Una molla compressa fu sciolta in acido. Qual era l'energia potenziale di deformazione elastica della molla?

83. Offriamo due opzioni per spiegare la forza di sollevamento di un pallone riempito di idrogeno. Secondo la prima - forza di sollevamento - la forza di Archimede. Secondo il secondo, la forza di sollevamento deriva dalla differenza di pressione sulla parte superiore e inferiore della palla. In che cosa differiscono queste spiegazioni?

84. Spiega perché l'espansione isotermica di un gas è possibile solo quando gli viene fornita una quantità di calore?

85. Esiste un processo in cui tutto il calore trasferito al fluido di lavoro dal riscaldatore si trasforma in lavoro utile?

86. Tutta l'energia interna di un gas può essere convertita in lavoro meccanico?

87. Perché l'efficienza di un motore a combustione interna diminuisce drasticamente durante la combustione esplosiva di una miscela combustibile?

88. Come cambierà la temperatura nella stanza se la porta di un frigorifero funzionante viene lasciata aperta?

89. Quando un gas biatomico viene riscaldato, la sua capacità termica alle alte temperature ha un forte aumento con un successivo declino. Una dipendenza simile si osserva anche per i gas poliatomici. Come può essere spiegato?

90. Un certo gas passa dallo stato I a II, prima lungo l'isocore e poi lungo l'isobare. In un altro caso, prima lungo l'isobare, poi lungo l'isocore. Si farà lo stesso lavoro in entrambi i casi?

91. Perché la pompa si surriscalda quando si gonfia il pneumatico di una ruota di un'auto?

92. Perché metallo e legno della stessa temperatura si riscaldano in modo diverso al tatto?

93. Puoi far bollire l'acqua in un bicchiere di carta?

94. Perché le gocce d'acqua su una stufa calda "vivono" più a lungo rispetto a una sola calda?

95. Perché l'acqua nel bollitore "fa rumore" prima di bollire?

96. Perché l'acqua bolle più velocemente in un recipiente con coperchio che senza coperchio?

97. Un pallone nell'atmosfera terrestre può raggiungere un'altezza illimitata?

98. Un pezzo di ghiaccio galleggia in un recipiente pieno d'acqua fino all'orlo. L'acqua traboccherà se il ghiaccio si scioglie?

99. Perché una matita di legno galleggia orizzontalmente nell'acqua? Spiega perché galleggerà verticalmente se un peso è attaccato a una delle sue estremità?

100. Palle di piombo identiche vengono calate in recipienti di uguale volume con acqua. In una nave, la temperatura dell'acqua 5°C, e nell'altro 50°C. In quale nave la pallina raggiungerà il fondo più velocemente?

domande di prova

21. Che cos'è un atomo, una molecola, uno ione?

22. Cosa si chiama sistema termodinamico?

23. Cosa sono i parametri di stato?

24. Quale stato di un sistema termodinamico è chiamato equilibrio, non equilibrio?

25. Che cos'è un gas ideale?

26. Cosa caratterizza l'equazione di stato?

27. Dare la definizione della legge di distribuzione di Maxwell.

28. Che cos'è la legge di distribuzione di Boltzmann?

29. Cosa caratterizza la velocità più probabile?

30. Qual è la velocità media aritmetica?

31. Cos'è il calore?

32. Definire il primo principio della termodinamica.

33. Quali isoprocessi conosci?

34. Che cos'è un processo isotermico?

35. Come calcolare il lavoro del gas dei processi isocorici e isobarici?

36. Dare la definizione di processo adiabatico.

37. Quali parametri fisici sono collegati dall'equazione di Mayer?

38. Qual è la capacità termica di un corpo, la capacità termica specifica e quella molare?

39. Cosa dice la seconda legge della termodinamica?

40. Come aumentare l'efficienza di un motore termico?

9.5 Capacità termica

1) In una stanza di 6 * 5 * 3 m, la temperatura dell'aria è di 27 0 C ad una pressione di 101 kPa. Trova quanto calore deve essere rimosso da quest'aria per abbassare la sua temperatura a 17 0 C alla stessa pressione.

La capacità termica specifica media dell'aria è 1.004 kJ/(kg·K). Si presume che la massa d'aria nella stanza sia costante. Risposta: 1,06 MJ.

2) 17000 kJ di calore vengono sottratti all'azoto contenuto nel cilindro. Allo stesso tempo, la sua temperatura scende da 800 a 200 0 C. Trova la massa di azoto contenuta nel pallone. Risposta: 34,6 kg.

3) In un riscaldatore ad aria tubolare, l'aria viene riscaldata a una pressione costante da 10 a 90 0 C. Trovare la portata massica dell'aria che passa attraverso il riscaldatore ad aria se viene fornito con 210 MJ / h di calore.

Risposta: 2610 kg/ora.

4) Trova la quantità di calore necessaria per riscaldare a un volume costante di 10 kg di azoto da 200 0 C a 800 0 C. Risposta: 4,91 MJ.

5) Trovare la capacità termica molare isobarica e isocora media dei prodotti della combustione del combustibile quando vengono raffreddati da 1100 a 300 0 C. Le frazioni molari dei componenti di questi prodotti della combustione sono le seguenti: ; ; ; .

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

6) Trovare la capacità termica specifica media dell'ossigeno a pressione costante quando la temperatura sale da 600 0 C a 2000 0 C.

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

7) Trovare la capacità termica isobarica molare media dell'anidride carbonica quando la sua temperatura sale da 200 0 С a 1000 0 С.

Risposta: 52,89 kJ/mol.

8) L'aria contenuta in un cilindro con una capacità di 12,5 m 3 ad una temperatura di 20 0 C e una pressione di 1 MPa viene riscaldata ad una temperatura di 180 0 C. Trovare il calore fornito. Risposta: 17,0 MJ.

9) Trova le capacità termiche isocora e isobariche specifiche medie dell'ossigeno nell'intervallo di temperatura 1200 ... 1800 0 С.

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

10) Trova la capacità termica isocora molare media dell'ossigeno quando viene riscaldato da 0 a 1000 0 C. Risposta: 25,3 kJ / (kg K).

11) La temperatura di una miscela composta da azoto del peso di 3 kg e ossigeno del peso di 2 kg a causa della fornitura di calore ad un volume costante aumenta da 100 a 1100 0 C. Determinare la quantità di calore fornita. Risposta: 4,1 MJ.

12) La composizione dei prodotti della combustione della benzina nel cilindro del motore in moli è la seguente: \u003d 71,25; =21,5; =488,3; =72,5. La temperatura di questi gas è 800 0 C, l'ambiente è 0 0 C. Determinare la proporzione delle perdite di calore con i gas di scarico se il potere calorifico della benzina è 43950 kJ / kg.

13) La miscela di gas è composta da 2 kg di anidride carbonica, 1 kg di azoto, 0,5 kg di ossigeno. Trova la capacità termica isobarica molare media della miscela nell'intervallo di temperatura 200 ... 800 0 C. Risposta: 42,86 J / (mol K).

14) Trovare la capacità termica molare isobarica e isotermica media dei prodotti della combustione del combustibile quando vengono raffreddati da 1100 a 300 0 C. Le frazioni molari dei componenti di questi prodotti della combustione sono le seguenti: = 0,09; =0,083; =0,069; =0,758. Risposta: 32,3 J / (mol K); 27,0 J/(mol K).

15) La composizione dei gas di scarico del motore a combustione interna in moli è la seguente: \u003d 74,8; =68; =119; =853. Trova la quantità di calore rilasciata da questi gas quando la loro temperatura viene abbassata da 380 a 20 0 C.

9.6 Processi termodinamici dei gas

1) Quale quantità di calore deve essere conferita all'anidride carbonica contenuta in una bombola della capacità di 0,8 m 3 per aumentare la pressione da 0,1 a 0,5 MPa, ipotizzando = 838 J / (kg K). Risposta: 1,42 MJ.

2) L'aria in un cilindro con una capacità di 100 litri ad una pressione di 0,3 MPa e una temperatura di 15 0 C viene fornita con calore per una quantità di 148,8 kJ. Trovare la temperatura finale e la pressione dell'aria nel pallone se la capacità termica specifica = 752 J/(kg·K). Risposta: 560 0 C; 0,87 MPa.

3) Aria in condizioni iniziali V 1 \u003d 0,05 m 3, T 1 \u003d 850 K e p\u003d 3 MPa si espande a pressione costante fino a un volume di V 2 \u003d 0,1 m 3. Trova la temperatura finale, il calore fornito dalla variazione di energia interna e il lavoro svolto per modificare il volume. Risposta: 1700 K; 619 kJ; 150 kJ; 469 kJ.

Costruire grafici di processo

Costruire grafici di processo, che si verifica con un gas ideale, nelle coordinate p, T e V, T. La massa del gas è costante.

Costruire grafici di processo, che si verifica con un gas ideale, nelle coordinate p, T e p, V. La massa del gas è costante.

Costruire grafici di processo, che si verifica con un gas ideale, nelle coordinate V, T e p, V. La massa del gas è costante.

Costruire grafici di processo

Costruire grafici di processo, che si verifica con un gas ideale, nelle coordinate p, V e p, T. La massa del gas è costante.

Costruire grafici di processo
Costruire grafici di processo, che si verifica con un gas ideale, nelle coordinate p, T e V, T. La massa del gas è costante.

Costruire grafici di processo, che si verifica con un gas ideale, nelle coordinate p, V e T, V. La massa del gas è costante.

Tracciare grafici del processo che si verifica con un gas ideale nelle coordinate p, T e V, T. La massa del gas è costante.

Determina la temperatura di un gas ideale nello stato 2 se gli stati 2 e 4 giacciono sulla stessa isoterma. Sono note le temperature T1 e T3 negli stati 1 e 3.

[µ §]
Il gas ideale è stato trasferito in sequenza dallo stato 1 con temperatura T1 allo stato 2 con temperatura T2, quindi allo stato 3 con temperatura T3 e riportato allo stato 1. Trovare la temperatura T3 se i processi di cambiamento di stato si sono verificati come mostrato nella figura e T1 e T2 sono noti.

Una mole di un gas ideale è coinvolta nel processo termico 1 ЁC 2 ЁC 3 ЁC 4 ЁC 1, rappresentato in coordinate p-V. Le continuazioni dei segmenti di linea 1 ЁC 2 e 3 ЁC 4 passano per l'origine e le curve 1 ЁC 4 e 2 ЁC 3 sono isoterme. Disegna questo processo in coordinate V-T e trova il volume V3 se i volumi V1 e V2 = V4 sono noti.

[µ §]
una talpa gas ideale, vengono trasferiti dallo stato 1 allo stato 2. Determinare la temperatura massima Tmax del gas durante questo processo.

20 g di elio racchiusi in un cilindro sotto il pistone vengono trasferiti infinitamente lentamente da uno stato con un volume di 32 litri e una pressione di 4 105 Pa a uno stato con un volume di 9 litri e una pressione di 15,5 105 Pa. Qual è la temperatura più alta gas in questo processo, se sul grafico la dipendenza della pressione del gas dal volume del processo è rappresentato da una linea retta?

[µ §]
La variazione dello stato di un gas ideale di massa costante è mostrata in figura. Al punto 1, la temperatura del gas T0. Determinare la temperatura del gas nei punti 2, 3, 4.

[T2=3T0; Т3=6Т0; Т4=2Т0]
Il diagramma p-V mostra un grafico del processo di espansione del gas, in cui il gas passa dallo stato 1 con pressione p0 e volume V0 allo stato 2 con pressione p0/2 e volume 2V0. tracciare il corrispondente grafico di processo sui diagrammi p-T e V-T.

2. Fondamenti di termodinamica
a) energia interna di un gas monoatomico

µ § U ЁC energia interna (J)

B) lavoro in termodinamica

µ § A ЁC lavoro (J)

µ § µ § - variazione di volume

µ § - variazione di temperatura

B) il primo principio della termodinamica

µ § ÄU ÁC variazione dell'energia interna

µ § Q ЁC quantità di calore

µ § - lavoro di forze esterne sul gas

µ § - lavoro a gas contro forze esterne

D) rendimento di una macchina termica

µ § h ЁC coefficiente di prestazione (COP)

A ЁC il lavoro svolto dal motore

Q1 CE quantità di calore ricevuto dal riscaldatore

µ § Q2 ÁC quantità di calore trasferito in frigorifero

µ § T1 ЁC temperatura del riscaldatore

Т2 ЁC temperatura del frigorifero

D) la quantità di calore

µ § Q ЁC quantità di calore (J)

µ § Equazione del bilancio termico

Q1 CE quantità di calore data da un corpo più riscaldato;

Q2 ЁC è la quantità di calore ricevuta da un corpo più freddo.

Quale volume è occupato da un gas ideale monoatomico se a pressione atmosferica normale la sua energia interna è di 600 J?

Trova la concentrazione di molecole di gas ideali in un recipiente con una capacità di 2 litri a una temperatura di 27 ° C, se la sua energia interna è 300 J.

Quale massa di idrogeno c'è sotto il pistone in un recipiente cilindrico se, riscaldato da 250 a 680 K a pressione costante sul pistone, il gas svolgesse un lavoro pari a 400 J?

Con il raffreddamento isocoro, l'energia interna è diminuita di 350 J. Che lavoro ha svolto il gas in questo caso? Quanto calore è stato trasferito dal gas ai corpi circostanti?

Che lavoro ha svolto un gas ideale monoatomico e come è cambiata la sua energia interna durante il riscaldamento isobarico del gas in una quantità di 2 mol per 50 K? Quanto calore è stato ricevuto dal gas nel processo di scambio termico?

Con il raffreddamento isobarico di 100 K, l'energia interna di un gas ideale monoatomico è diminuita di 1662 kJ. Quale lavoro ha svolto il gas e quanto calore è stato da esso ceduto ai corpi circostanti?

[-1108 kJ; -2770 J]
Durante la compressione adiabatica del gas è stato eseguito un lavoro di 200 J. Come e quanto è cambiata l'energia interna del gas in questo caso?

Durante il processo adiabatico il gas ha svolto 150 J di lavoro, come e quanto è cambiata la sua energia interna?

[-150 J]
Che lavoro farà l'ossigeno con una massa di 320 g sotto riscaldamento isobarico di 10 K?

Calcola l'aumento dell'energia interna dell'idrogeno con una massa di 2 kg con un aumento della sua temperatura di 10 K: 1) isocora; 2) isobarico.

Il volume di ossigeno del peso di 160 g, la cui temperatura è di 27 ° C, è raddoppiato durante il riscaldamento isobarico. Trova il lavoro del gas durante l'espansione, la quantità di calore che è andata a riscaldare l'ossigeno, il cambiamento nell'energia interna.

Per il riscaldamento isobarico di un gas in una quantità di 800 mol per 500 K, gli è stata somministrata una quantità di calore di 9,4 MJ. Determina il lavoro del gas e l'incremento della sua energia interna.

Una bombola con una capacità di 1 litro contiene ossigeno ad una pressione di 107 Pa e ad una temperatura di 300 K. Al gas viene fornita una quantità di calore di 8,35 kJ. Determinare la temperatura e la pressione del gas dopo il riscaldamento.

Quando una quantità di calore di 125 kJ viene applicata a un gas ideale, il gas lavora di 50 kJ contro le forze esterne. Qual è l'energia interna finale del gas se la sua energia prima di sommare la quantità di calore era pari a 220 kJ?

L'ossigeno del peso di 32 g si trova in un recipiente chiuso ad una pressione di 0,1 MPa ad una temperatura di 17 0°C. Dopo il riscaldamento, la pressione nella nave è raddoppiata. Trova: 1) il volume della nave; 2) la temperatura alla quale viene riscaldato il gas; 3) la quantità di calore impartita al gas.

Quale quantità di calore è necessaria per un aumento isobarico del volume di azoto molecolare del peso di 14 g, con una temperatura di 27 0°C prima del riscaldamento, di 2 volte?

Con l'espansione adiabatica dell'aria sono stati eseguiti 500 J di lavoro Qual è la variazione dell'energia interna dell'aria?

[-500 J]
Con una compressione dell'aria adiabatica di 8 mol di elio nel cilindro del compressore, è stato eseguito un lavoro di 1 kJ. Determina la variazione della temperatura del gas.

Con l'espansione adiabatica di 64 g di ossigeno O2, che è in condizioni normali, la temperatura del gas è aumentata di un fattore 2. Trova: cambiamento nell'energia interna; lavori di espansione del gas.

[-11,3 kJ; 11,3 kJ]
La temperatura dell'azoto del peso di 1,4 kg a seguito dell'espansione adiabatica è scesa di 20 0°C. Qual è il lavoro svolto dal gas durante l'espansione?

L'ossigeno molecolare occupa un volume di 2 m3 in condizioni normali. Quando il gas viene compresso senza scambio di calore con l'ambiente, viene eseguito un lavoro di 50,5 kJ. Qual è la temperatura finale dell'ossigeno?

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

L'aria che pesa 87 kg viene riscaldata da 10 0°C a 30 0°C. Determinare la variazione dell'energia interna dell'aria. La massa molare dell'aria dovrebbe essere presa pari a 2.910 -2 kg / mol e l'aria dovrebbe essere considerata un gas biatomico (ideale).

Trova la variazione dell'energia interna dell'elio durante l'espansione isobarica del gas da un volume iniziale di 10 litri a un volume finale di 15 litri. Pressione del gas 104 Pa.

L'ossigeno molecolare è sotto pressione di 105 Pa in un recipiente con un volume di 0,8 m 3. Con il raffreddamento isocoro, l'energia interna del gas diminuisce di 100 kJ. Qual è la pressione finale dell'ossigeno?

Quando due veicoli spaziali attraccano, i loro compartimenti sono interconnessi. Il volume del primo scomparto è di 12 m 3, il secondo è di 20 m 3. La pressione e la temperatura dell'aria nei compartimenti sono rispettivamente 0,98105 Pa e 1,02105 Pa, 17 oC e 27 oC. Quale pressione dell'aria verrà stabilita nel modulo combinato? Quale sarà la temperatura dell'aria al suo interno?

Qual è l'energia interna di 10 moli di un gas monoatomico a 27°C?

Quanto cambia l'energia interna dell'elio del peso di 200 g con un aumento della temperatura di 20 ° C?

[a 12,5 kJ]
Qual è l'energia interna dell'elio che riempie un pallone con un volume di 60 m3 ad una pressione di 100 kPa?

Due moli di un gas ideale vengono compresse isotermicamente a 300 K fino a metà del loro volume originale. Che lavoro fa il gas? Raffigurare qualitativamente il processo considerato sul diagramma p, V.

[-3,46 kJ]
In alcuni processi, il gas ha svolto un lavoro pari a 5 MJ e la sua energia interna è diminuita di 2 MJ. Quanto calore viene trasferito al gas in questo processo?

Quando si trasferivano 300 J di calore al gas, la sua energia interna diminuiva di 100 J. Che lavoro faceva il gas?

0 moli di un gas ideale monoatomico vengono riscaldate a 50°C. Il processo è isobarico. Quanto calore riceve il gas?

Un gas ideale monoatomico ha ricevuto 2 kJ di energia termica dal riscaldatore. Quanto è cambiata la sua energia interna? Il processo è isobarico.

[a 1200 J]
200 J di calore vengono trasferiti al gas e il gas fa 200 J di lavoro contro le forze esterne. Qual è la variazione dell'energia interna del gas?

[per 50 kJ]
Quanto è cambiata l'energia interna del gas, che ha fatto il lavoro di 100 kJ, ricevendo una quantità di calore di 135 kJ?

[a 35 kJ]

Il lavoro svolto sul gas è stato di 25 kJ. Il gas ha ricevuto o emesso calore in questo processo? Qual è esattamente la quantità di calore?

[-50 kJ]
L'azoto del peso di 280 g è stato riscaldato a pressione costante a 1000 C. Determinare il lavoro di espansione.

Determinare il lavoro di espansione di 20 litri di gas durante il riscaldamento isobarico da 300 K a 393 K. La pressione del gas è 80 kPa.

Con il riscaldamento isobarico a 159 K da un gas la cui massa è 3,47 kg, il lavoro è stato svolto a 144 k J. Trovare la massa molare del gas? Cos'è questo gas?

C'è ossigeno nel cilindro sotto il pistone. Definire la sua massa, se è noto che il lavoro svolto quando l'ossigeno viene riscaldato da 273 K a 473 K è di 16 kJ. Ignora l'attrito.

Di quanto è cambiata l'energia interna del gas se gli è stata data una quantità di calore di 20 kJ e 30 kJ di lavoro su di esso?

[per 50 kJ]
Il lavoro svolto sul gas è stato di 75 kJ, mentre la sua energia interna è aumentata di 25 kJ. Il gas ha ricevuto o emesso calore in questo processo? Qual è esattamente la quantità di calore?

Quanto calore deve essere trasferito al gas affinché la sua energia interna aumenti di 45 kJ e il gas funzioni di 65 kJ.

Per il riscaldamento isobarico di un gas con una quantità di sostanza di 800 mol per 500 K, gli è stata somministrata una quantità di calore di 9,4 MJ. Determina il lavoro del gas e l'aumento della sua energia interna.

C'è 1,25 kg di aria nel cilindro sotto il pistone. Per riscaldarlo di 40°C a pressione costante, sono stati spesi 5 kJ di calore. Determinare la variazione dell'energia interna dell'aria (M = 0,029 kg / mol).

Quale lavoro farà il gas, espandendosi a una pressione costante di 3 atm. da un volume di 3 l a un volume di 18 l? Che lavoro farà 6 kg di aria che si espandono sotto riscaldamento isobarico da 5 a 150 C?

Un palloncino ad una pressione costante di 1,2 105 Pa è stato gonfiato da un volume di 1 litro ad un volume di 3 litri. Qual è stato il lavoro svolto?

Con una compressione adiabatica di 5 g di elio, viene eseguito un lavoro di 249,3 J. Qual era la temperatura dell'elio se la temperatura iniziale era di 293 K? La massa molare dell'elio è 4 10 ЁC3kg / mol.

Pistone caricato, la cui massa è di 50 kg e l'area di base è di 0,01 m2, si trova in una bombola in cui viene riscaldato il gas. Il pistone sale lentamente e il volume del gas aumenta di 2 litri. Calcola il lavoro svolto dal gas.

Per il riscaldamento isobarico di 800 moli di gas a 500 K, gli fu detto che la quantità di calore era di 9,4 MJ. Determinare la variazione dell'energia interna del gas.

L'energia di 60 J è stata spesa per riscaldare il gas, accompagnata dalla sua espansione a una pressione costante di 3 x 104 Pa. Il volume del gas è aumentato di 1,5 litri durante il riscaldamento. Come è cambiata l'energia interna del gas?

Una mole di un gas ideale viene trasferita isocora dallo stato 1 allo stato 2, mentre la pressione diminuisce di 1,5 volte. Quindi il gas è stato riscaldato isobaricamente alla temperatura iniziale di 300 K. Che lavoro ha svolto il gas a seguito delle transizioni effettuate?

Una mole di gas ideale completa un processo chiuso costituito da due isocore e due isobare. La temperatura al punto 1 è uguale a T1, al punto 3 è uguale a C T3. Determinare il lavoro svolto dal gas per ciclo se i punti 2 e 4 giacciono sulla stessa isoterma.

Una mole di gas ideale è nel cilindro sotto il pistone alla temperatura T1. Il gas a pressione costante viene riscaldato ad una temperatura T3. Successivamente, il gas viene raffreddato a pressione costante in modo che il suo volume venga ridotto al suo valore originale. Infine, a volume costante, il gas viene riportato allo stato originale. Qual è il lavoro svolto dal gas in questo processo?

La figura mostra due processi chiusi che si verificano con un gas ideale: 1 ЁC 2 ЁC 3 ЁC 1 e 3 ЁC 2 ЁC 4 ЁC 3. In quale di essi funziona il gas?

[in corso 3 Q 2 Q 4 - 3]
Messa m gas ideale, che si trova a una temperatura, viene raffreddato in modo isocrico in modo che la pressione scenda n volte. Il gas si espande quindi a pressione costante. Allo stato finale, la sua temperatura è uguale a quella iniziale. Determina il lavoro svolto dal gas. Massa molare del gas M.

[µ §]
Quattro moli di un gas ideale completano il processo mostrato in figura. In quale zona è massimo il lavoro del gas? Qual è questo lavoro?

Una mole di gas ideale completa il processo mostrato in figura. Trova il lavoro svolto dal gas per ciclo.

Determinare la temperatura dell'acqua stabilita dopo aver miscelato 39 litri di acqua a 20 °C e 21 litri di acqua a 60 °C.

Quanti litri di acqua a 95 °C devono essere aggiunti a 30 litri di acqua a 25 °C per ottenere acqua con una temperatura di 67 °C?

Un pezzo di latta riscaldato a 507 K viene rilasciato in un recipiente contenente 2,35 kg di acqua a 20 °C; la temperatura dell'acqua nel recipiente è aumentata di 15 K. Calcolare la massa di stagno. Ignora l'evaporazione dell'acqua.

Una punta d'acciaio del peso di 0,090 kg, riscaldata durante l'indurimento a 840 °C, viene calata in un recipiente contenente olio per macchine a 20 °C. Quale quantità di olio da assumere in modo che la sua temperatura finale non superi i 70 °C?