Fizikos mokymo mokykloje svarba. Dujų masė pastovi Tema: Vidinė energija

Pamokos tikslai:

Švietimas:

1. Supažindinti su vidinės energijos sąvoka,
2. Atskleisti mokslinę ideologinę kūno vidinės energijos, kaip molekulių judėjimo kinetinės energijos ir jų sąveikos potencialios energijos sumos, reikšmę.
3. Supažindinkite mokinius su dviem būdais, kaip pakeisti vidinę energiją,
4. Išmokite spręsti kokybės problemas

Kuriama:

Sukurti:

1. Gebėjimas teorijos žinias pritaikyti praktikoje
2. Stebėjimas ir nepriklausomybė
3. Mokinių mąstymas per loginę mokymosi veiklą

Švietimas:

Tęsti idėjų apie gamtos reiškinių vienovę ir tarpusavio ryšį formavimąsi

Pamokos planas:

1. Molekulinis-kinetinis kūno vidinės energijos sampratos aiškinimas.
2. Idealiųjų dujų vidinės energijos formulės išvedimas
3. Būdai pakeisti vidų ir padidinti darbą

Suformuluoti hipotezes ir daryti išvadas, spręsti kokybines problemas

Pamokos tipas:

Naujos medžiagos mokymasis.

Pamokos forma: kombinuota.

Kompleksinė metodinė pagalba, multimedijos projektorius, kompiuteris, ekranas.

Mokymo metodai.

1. Žodinis.
2. Vizualinis.
3. Praktiška.

Per užsiėmimus

Tema: Vidinė energija

1. Organizacinis momentas.

2. Naujos medžiagos mokymasis.

Vidinė energija. Idealių dujų vidinė energija.

Nuo 8 klasės žinome, kad vidinė energija yra judėjimo ir kūno sudarančių dalelių (molekulių) sąveikos energija.

Tuo pat metu mes neįtraukiame dėmesio į kūno kaip vientisos visumos mechaninę energiją (manome, kad kūnas tam tikroje atskaitos sistemoje yra nejudantis ir jo sąveikos su kitais kūnais potenciali energija lygi 0).

Taigi mus domina tik chaotiško molekulių judėjimo energija ir jų tarpusavio sąveika. Vidinė energija yra kūno būklės funkcija, t.y. priklauso nuo temperatūros ir kitų sistemos parametrų.

Vidinė energija žymima - U.

Idealių dujų vidinė energija.

Pabandykime apskaičiuoti idealių dujų vidinę energiją. Idealios dujos – tai labai išretintų dujų modelis, kuriame molekulių sąveika gali būti nepaisoma, t.y. idealių dujų vidinę energiją sudaro tik molekulinio judėjimo kinetinė energija, kurią lengva apskaičiuoti pagal vidutinę kinetinę judėjimo energiją:

Mes jau žinome vidutinę molekulinio judėjimo kinetinę energiją:

Ši formulė galioja tik monoatominėms dujoms.

Jei dujų molekulės yra dviatomės (molekulė atrodo kaip hantelis), tada formulė bus kitokia:

Kodėl energija padidėjo, nesunkiai paaiškinama, jei iš tikrųjų dviatomė molekulė gali ne tik judėti į priekį, bet ir suktis. Pasirodo, sukimasis taip pat prisideda prie vidutinės molekulės kinetinės energijos.

Kaip atsižvelgti į indėlį į molekulių sukimosi energiją?

Pasirodo, galima įrodyti energijos lygybės tarp laisvės laipsnių teoremą, kuri teigia, kad kiekvienam molekulių judėjimo laisvės laipsniui vidutiniškai tenka 1/2 kT energijos.

Kas yra laisvės laipsniai?

Molekulės rūšis	Kokie galimi molekulės judesiai	laisvės laipsnių skaičius
monatominės dujos	Bet koks judėjimas gali būti pavaizduotas kaip judesių suma trimis nepriklausomomis kryptimis: x, y, z, į sukimąsi neatsižvelgiame, todėl molekulę laikome matine. taškas.	3 laisvės laipsniai
dviatominės dujos	Be transliacinio judėjimo, molekulė taip pat gali suktis apie dvi ašis (bet koks sukimasis gali būti pavaizduotas kaip sukimų aplink dvi ašis suma). Mes neatsižvelgiame į sukimąsi apie ašį, einantį išilgai molekulės, todėl molekulės laiko kilimėlį. taškais. Manome, kad atomų vibracijos molekulėje nevyksta.	3+2=5 laisvės laipsniai
Dujų molekulėje yra trys ar daugiau atomų.	Yra transliacinis judėjimas (3 laisvės laipsniai) ir galimi sukimai aplink tris ašis (dar 3 laisvės laipsniai). Nėra atomų vibracijų.	3+3=6 laisvės laipsniai.

3. Kokybinių problemų sprendimas

Kokybės problemų sprendimas (kontrolė)

1. Molekulinis deguonis yra 805 Pa slėgio inde, kurio tūris 0,8 m3.

Aušinant izochoriniu būdu, vidinė dujų energija sumažės 100 kJ.

Koks yra galutinis deguonies slėgis.

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

Slėgis sumažėjo, P2 = P1 - P
i = 5 – laisvės laipsnių skaičius
U1 = 5/2 (p1V); U2 = 5/2 (p2V)
U \u003d U1 - U2 \u003d 5/2 (V?p) \u003d\u003e
p=2U/5V
p2 = p1- (2 U / 5 V)
p2 = 105 Pa - (2 105 J/5 0,8 m3) = 105 Pa - 0,5 105 Pa = 0,5 105 Pa = 5 104 Pa

Atsakymas: p2 \u003d 5 104 Pa.

2. Nustatykite, koks oro slėgis bus nustatytas dviejose patalpose, kurių tūris yra V 1 ir V2, jei tarp jų atsidarys durys.

U = 1,25 x 106 J.

Sprendžiant Clapeyrono-Mendelejevo lygties taikymo uždavinius, nereikia pamiršti, kad ši lygtis apibūdina idealių dujų būseną. Be to, reikia atsiminti, kad visi šiame skyriuje naudojami fiziniai dydžiai yra statistinio pobūdžio. Pradedant spręsti uždavinius naudinga nubraižyti eskizinę proceso diagramą su atitinkamais kintamaisiais išilgai koordinačių ašių.

Pagrindiniai dėsniai ir formulės

Medžiagos kiekis	arba
Clapeyrono-Mendelejevo lygtis (idealios dujų būsenos lygtis)
Daltono dėsnis
Molekulių koncentracija
Dujų molekulinės kinetinės teorijos lygtis
Vidutinė vienos idealios dujų molekulės kinetinė energija (vidinė energija)
Idealios dujų masės vidinė energija
Majerio lygtis
Molinė šiluminė talpa ir jos santykis su specifine
Pirmasis termodinamikos dėsnis
Dujų plėtimosi darbas procesuose:
adiabatinis
izoterminis
izobarinis
Puasono lygtis, susijusi su dujų parametrais adiabatiniame procese	;
entropijos pokytis
Šiluminis efektyvumas Carnot ciklas

Problemų sprendimo pavyzdžiai

4 pavyzdys Deguonies masė 320 g. kaitinama esant pastoviam slėgiui nuo 300 tūkst prieš 310 tūkst. Nustatykite dujų sugeriamą šilumos kiekį, vidinės energijos kitimą ir dujų plėtimosi darbą.

Duota: m=320g=0,32kg; T 1 =300 K; T 2 = 310 K

Rasti: Q, ΔU, A

Sprendimas: Šilumos kiekis, reikalingas dujoms šildyti esant pastoviam slėgiui, nustatomas naudojant I termodinamikos dėsnį:

pakeisdami skaitines reikšmes ir atsižvelgdami į tai, gauname

Dujų plėtimosi izobariniame procese darbas:

(5)

ir tada iš (4) atėmus terminą po termino (5), gauname:

ir pakeisdami į (3), randame:

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

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

5 pavyzdys. Raskite vienos deguonies molekulės sukimosi tam tikroje temperatūroje vidutinę kinetinę energiją T = 350 tūkst, taip pat visų deguonies molekulių, turinčių masę, sukimosi judėjimo kinetinę energiją 4g.

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

Rasti: b ε vrñ 0 ; E kvadratas

Sprendimas: Kiekvienam dujų molekulės laisvės laipsniui yra ta pati vidutinė energija, kur k- Boltzmanno konstanta; T yra absoliuti dujų temperatūra. Kadangi dviatomės molekulės sukamasis judėjimas O2 atitinka du laisvės laipsnius, tada vidutinė deguonies molekulės sukimosi judėjimo energija bus

kur N A- Avogadro numeris; v = m/M- medžiagos kiekis.

Pakeitę tai į (3), gauname N = N A m/M.

Dabar tai pakeičiame į (2):

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

Pakeisdami skaitines reikšmes, gauname:

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.

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

6 pavyzdys Kaip pasikeis entropija? 2g vandenilio užimančio tūrio 40l esant temperatūrai 270 tūkst jei esant pastoviai temperatūrai slėgis padvigubinamas, o tada temperatūra pakeliama iki 320 tūkst esant pastoviam tūriui.

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

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

Rasti: Δ S

Sprendimas: Entropijos pokytis nustatomas pagal formulę:

kur dQ yra proceso metu susidarančios šilumos kiekis.

Entropijos pokytis priklausomai nuo būklės atsiranda dėl dviejų procesų:

1) izoterminė ir 2) izochorinė. Tada:

Šilumos kiekis dQ 1 ir dQ 2 Iš 1-ojo termodinamikos dėsnio randame šiuos procesus:

1) dQ 1 = PdV(nes dT = 0 dėl T = konst)

P randame iš Clapeyrono-Mendelejevo lygties:

Tada ir

nes adresu T = konst, P 1 V 1 \u003d P 2 V 2

2) (nes dV=0 ir dA=0 adresu V=konst)

ir

;

Pakeitę skaitines reikšmes, gauname:

Atsakymas: Δ S = -2,27 J/K

Savarankiško sprendimo užduotys

51. Talpa talpoje 10l yra 27°C temperatūros suslėgtas oras. Išleidus dalį oro, slėgis sumažėjo 2 10 5 Pa. Nustatykite išleisto oro masę. Procesas laikomas izoterminiu.

52. Kokį tūrį įgauna mišinys normaliomis sąlygomis 4 kg helio ir 4 kg azoto?

53. Rutulio formos inde, kurio spindulys 0,2 m, būk 80g azoto. Iki kokios temperatūros galima pašildyti indą, jei jo sienos gali atlaikyti slėgį 7 10 5 Pa.

54. Esant 27°C ir slėgiui 12 10 5 Pa vandenilio ir azoto mišinio tankis 10 g/dm 3. Nustatykite mišinio molinę masę.

55. Talpa talpoje 5l būti 2 kg vandenilio ir 1 kg deguonies. Nustatykite mišinio slėgį, jei aplinkos temperatūra yra 7 °C.

56. Idealus dujų slėgis 2 MPa, molekulių koncentracija 2 10 3 cm -3. Nustatykite vienos molekulės transliacinio judėjimo vidutinę kinetinę energiją ir dujų temperatūrą.

57. Nustatykite vienos dviatomės dujų molekulės sukimosi judėjimo vidutinę kinetinę energiją, jei bendra molekulių kinetinė energija 1 kmšios dujos 6.02 J.

58. Raskite visų esančių molekulių vidutinę kinetinę energiją 0,25 g vandenilis 27°C temperatūroje.

59. Nustatykite idealių dujų molekulių koncentraciją temperatūroje 350 tūkst ir spaudimas 1,0 MPa.

60. Nustatykite idealių dujų temperatūrą, jei jų molekulių transliacinio judėjimo vidutinė kinetinė energija 2,8 10 -19 J.

61. Raskite vidinės energijos padidėjimą ir plėtimosi darbą 30g vandenilis esant pastoviam slėgiui, jei jo tūris padidėjo penkis kartus. Pradinė temperatūra 270 tūkst.

62. Azoto masė 1 kg, kurios temperatūra yra 300 tūkst suspausti: a) izotermiškai; b) adiabatiškai, dešimt kartų didinant slėgį. Abiem atvejais nustatykite suspaudimui skirtą darbą. Kiek šilumos reikia pranešti 1 mol deguonies darbui atlikti 10J: a) izoterminiame procese; b) su izobariniu?

63. Nustatykite, kiek šilumos turi būti perduota anglies dioksidui su mase 440 g kad jį pašildytų 10 tūkst: a) izochorinis, b) izobarinis.

64. Kai šildomas 0,5 kmol azotas buvo perkeltas 1000 Jšiluma. Nustatykite plėtimosi darbą esant pastoviam slėgiui.

65. Dujos, užimančios tūrį 10l esant spaudimui 0,5 MPa, buvo izobariškai šildomas nuo 323 tūkst prieš 473 tūkst. Raskite dujų išplėtimo darbą.

66. Dujos, užimančios tūrį 12l esant spaudimui 0,2 MPa. Nustatykite dujų atliktą darbą, jei jos šildomos izobariškai nuo 300 tūkst prieš 348 tūkst.

67. Raskite darbą ir vidinės energijos pokytį, kai adiabatinis plėtimasis lygus 0,5 kilogramas oro, jei jo tūris padidinamas penkis kartus. Pradinė temperatūra 17°C.

68. Nustatykite praneštą šilumos kiekį 14g azoto, jei jis buvo šildomas izobariškai nuo 37°C prieš 187°С.. Kokį darbą jis dirbs ir kaip pasikeis jo vidinė energija?

69. Kiek kartų padidės garsumas 2 mol vandenilis izoterminio plėtimosi temperatūroje 27°C, jei šiluma buvo išleista 8kJ.

70. Nustatykite dujų molinę masę, jei izochorinio kaitinimo metu iki 10°C 20g reikės dujų 680Jšilumos, ir esant izobariniam 1050 J.

71. Koks yra entropijos pokytis 10g oro izochorinio šildymo metu iš 250 tūkst prieš 800 tūkst?

72. Su izobariniu vandenilio plėtimu su mase 20g jo tūris išaugo tris kartus. Nustatykite vandenilio entropijos pokytį šio proceso metu.

73. Su izochoriniu šildymu 480g padidėjęs deguonies slėgis 5 kartą. Raskite entropijos pokytį šiame procese.

74. Helio tūris, masė 1 kg, padidėjo 4 kartų: a) izotermiškai b) adiabatiškai. Koks yra šių procesų entropijos pokytis?

75. Raskite entropijos pokytį kaitinant 1 kg vanduo iš 0°C prieš 100°C ir tada paverčiant tos pačios temperatūros garais.

76. Kaip pasikeis entropija izoterminio plėtimosi metu 0,1 kg deguonies, jei tūris pasikeičia nuo 5l prieš 10l?

77. Nustatykite entropijos kitimą izobarinio kaitinimo metu 0,1 kg azoto iš 17 °С prieš 97°C .

78. Ledas temperatūroje -30°С, virsta garais. Nustatykite entropijos pokytį šiame procese.

79. Koks yra entropijos pokytis 10g oro izobarinio plėtimosi metu iš 3l prieš 8l.

1. Koks yra entropijos pokytis 20g oro izobarinio aušinimo metu iš 300 tūkst prieš 250 tūkst?

Kokybinės užduotys

81. Dujų tūris buvo sumažintas į 3 kartų, o temperatūra pakilo 2 laikai. Kiek padidėjo dujų slėgis? Mano, kad dujos yra idealios.

82. Suspausta spyruoklė buvo ištirpinta rūgštyje. Kokia buvo spyruoklės tampriosios deformacijos potenciali energija?

83. Siūlome du variantus, kaip paaiškinti vandeniliu užpildyto baliono keliamąją jėgą. Pagal pirmąją – kėlimo jėgą – Archimedo jėgą. Pagal antrąjį, kėlimo jėga atsiranda dėl slėgio skirtumo viršutinėje ir apatinėje rutulio dalyse. Kuo šie paaiškinimai skiriasi?

84. Paaiškinkite, kodėl izoterminis dujų plėtimasis galimas tik tada, kai į jas tiekiamas tam tikras šilumos kiekis?

85. Ar yra procesas, kurio metu visa šiluma, perduota darbiniam skysčiui iš šildytuvo, virsta naudingu darbu?

86. Ar visa vidinė dujų energija gali būti paversta mechaniniu darbu?

87. Kodėl vidaus degimo variklio naudingumo koeficientas smarkiai krenta, kai sprogstamasis degiojo mišinio degimas?

88. Kaip pasikeis temperatūra patalpoje, jei bus paliktos atidarytos veikiančio šaldytuvo durys?

89. Kai dviatomės dujos kaitinamos, jų šiluminė talpa aukštoje temperatūroje smarkiai padidėja, o vėliau mažėja. Panaši priklausomybė stebima ir daugiaatominėms dujoms. Kaip tai galima paaiškinti?

90. Tam tikros dujos pereina iš I būsenos į II, pirmiausia išilgai izochoro, o paskui išilgai izobaro. Kitu atveju iš pradžių išilgai izobaro, paskui išilgai izochoro. Ar abiem atvejais bus atliekamas tas pats darbas?

91. Kodėl pripučiant automobilio rato padangą įkaista siurblys?

92. Kodėl vienodos temperatūros metalas ir mediena liečiant jaučiasi skirtingai įkaitinti?

93. Ar galima užvirti vandenį popieriniame puodelyje?

94. Kodėl vandens lašai ant karštos viryklės „gyvena“ ilgiau nei tik ant karštos?

95. Kodėl prieš verdant vanduo virdulyje „kelia triukšmą“?

96. Kodėl inde su dangčiu vanduo užverda greičiau nei be dangčio?

97. Ar gali Žemės atmosferoje esantis balionas pakilti į neribotą aukštį?

98. Ledo gabalas plūduriuoja iki kraštų vandens pripildytame inde. Ar ištirps ledui vanduo?

99. Kodėl medinis pieštukas vandenyje plūduriuoja horizontaliai? Paaiškinkite, kodėl jis plūduriuos vertikaliai, jei prie vieno iš jo galų bus pritvirtintas svarelis?

100. Identiški švino rutuliukai nuleidžiami į vienodo tūrio indus su vandeniu. Viename inde vandens temperatūra 5°С, o kitoje 50°C. Kuriame inde rutulys greičiausiai pasieks dugną?

testo klausimai

21. Kas yra atomas, molekulė, jonas?

22. Kas vadinama termodinamine sistema?

23. Kas yra būsenos parametrai?

24. Kokia termodinaminės sistemos būsena vadinama pusiausvyra, nepusiausvyra?

25. Kas yra idealios dujos?

26. Kas apibūdina būsenos lygtį?

27. Pateikite Maksvelo pasiskirstymo dėsnio apibrėžimą.

28. Kas yra Boltzmann paskirstymo dėsnis?

29. Kas apibūdina labiausiai tikėtiną greitį?

30. Koks aritmetinis vidutinis greitis?

31. Kas yra šiluma?

32. Apibrėžkite pirmąjį termodinamikos dėsnį.

33. Kokius izoprocesus žinai?

34. Kas yra izoterminis procesas?

35. Kaip apskaičiuoti izochorinių ir izobarinių procesų dujų darbą?

36. Pateikite adiabatinio proceso apibrėžimą.

37. Kokius fizikinius parametrus jungia Majerio lygtis?

38. Kokia yra kūno šiluminė talpa, savitoji ir molinė šiluminė talpa?

39. Ką sako antrasis termodinamikos dėsnis?

40. Kaip padidinti šilumos variklio efektyvumą?

9.5 Šilumos talpa

1) Patalpoje, kurios matmenys yra 6 * 5 * 3 m, oro temperatūra yra 27 0 C, esant 101 kPa slėgiui. Raskite, kiek šilumos turi būti pašalinta iš šio oro, kad esant tokiam pačiam slėgiui jo temperatūra būtų sumažinta iki 17 0 C.

Vidutinė savitoji oro šiluminė talpa yra 1,004 kJ/(kg·K). Laikoma, kad oro masė patalpoje yra pastovi. Atsakymas: 1,06 MJ.

2) Iš balione esančio azoto pašalinama 17000 kJ šilumos. Tuo pačiu metu jo temperatūra nukrenta nuo 800 iki 200 0 C. Raskite azoto masę, esančią balione. Atsakymas: 34,6 kg.

3) Vamzdiniame oro šildytuve oras kaitinamas pastoviu slėgiu nuo 10 iki 90 0 C. Raskite oro, praeinančio per oro šildytuvą, masės srautą, jei jis tiekiamas 210 MJ / h šilumos.

Atsakymas: 2610 kg/val.

4) Raskite šilumos kiekį, reikalingą pašildyti esant pastoviam 10 kg azoto tūriui nuo 200 0 C iki 800 0 C. Atsakymas: 4,91 MJ.

5) Raskite kuro degimo produktų vidutines izobarines ir izochorines molines šilumines talpas, kai jie atšaldomi nuo 1100 iki 300 0 C. Šių degimo produktų komponentų molinės frakcijos yra šios: ; ; ; .

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

6) Raskite vidutinę savitąją deguonies šiluminę talpą esant pastoviam slėgiui, temperatūrai kylant nuo 600 0 C iki 2000 0 C.

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

7) Raskite anglies dioksido vidutinę molinę izobarinę šiluminę talpą, kai jo temperatūra kyla nuo 200 0 С iki 1000 0 С.

Atsakymas: 52,89 kJ / mol.

8) Oras, esantis 12,5 m 3 talpos cilindre, esant 20 0 C temperatūrai ir 1 MPa slėgiui, pašildomas iki 180 0 C temperatūros. Raskite tiekiamą šilumą. Atsakymas: 17,0 MJ.

9) Raskite vidutines savitąsias izochorines ir izobarines deguonies šilumines talpas temperatūrų intervale 1200 ... 1800 0 С.

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

10) Raskite vidutinę molinę izochorinę deguonies šiluminę talpą, kai jis kaitinamas nuo 0 iki 1000 0 C. Atsakymas: 25,3 kJ / (kg K).

11) Mišinio, susidedančio iš azoto, sveriančio 3 kg, ir 2 kg svorio deguonies, tiekiant į jį pastoviu tūriu šilumą, temperatūra pakyla nuo 100 iki 1100 0 C. Nustatykite tiekiamos šilumos kiekį. Atsakymas: 4,1 MJ.

12) Benzino degimo produktų sudėtis variklio cilindre moliais yra tokia: \u003d 71,25; =21,5; =488,3; =72,5. Šių dujų temperatūra 800 0 C, aplinkos 0 0 C. Nustatykite šilumos nuostolių su išmetamosiomis dujomis proporciją, jei benzino kaloringumas 43950 kJ/kg.

13) Dujų mišinį sudaro 2 kg anglies dioksido, 1 kg azoto, 0,5 kg deguonies. Raskite vidutinę molinę izobarinę mišinio šiluminę talpą temperatūrų intervale 200 ... 800 0 C. Atsakymas: 42,86 J / (mol K).

14) Raskite kuro degimo produktų vidutines izobarines ir izotermines molines šilumines talpas, kai jie atšaldomi nuo 1100 iki 300 0 C. Šių degimo produktų komponentų molinės frakcijos yra tokios: = 0,09; =0,083; =0,069; =0,758. Atsakymas: 32,3 J / (mol K); 27,0 J/(mol K).

15) Vidaus degimo variklio išmetamųjų dujų sudėtis moliais yra tokia: \u003d 74,8; =68; =119; =853. Raskite šilumos kiekį, kurį išskiria šios dujos, kai jų temperatūra nukrenta nuo 380 iki 20 0 C.

9.6 Dujų termodinaminiai procesai

1) Kokį šilumos kiekį reikia perduoti anglies dioksidui, esančiam 0,8 m 3 talpos cilindre, kad slėgis padidėtų nuo 0,1 iki 0,5 MPa, darant prielaidą, kad = 838 J / (kg K). Atsakymas: 1,42 MJ.

2) Oras 100 litrų talpos cilindre, esant 0,3 MPa slėgiui ir 15 0 C temperatūrai, tiekiamas 148,8 kJ šilumos kiekiu. Raskite galutinę temperatūrą ir oro slėgį balione, jei savitoji šiluminė talpa = 752 J/(kg·K). Atsakymas: 560 0 С; 0,87 MPa.

3) Oras pradinėmis sąlygomis V 1 \u003d 0,05 m 3, T 1 \u003d 850 K ir p\u003d 3 MPa plečiasi esant pastoviam slėgiui iki V 2 \u003d 0,1 m 3 tūrio. Raskite galutinę temperatūrą, tiekiamą vidinės energijos kitimo šilumą ir atliktą darbą tūriui keisti. Atsakymas: 1700 K; 619 kJ; 150 kJ; 469 kJ.

Sukurti proceso diagramos

Sukurti proceso diagramos, atsirandantis su idealiosiomis dujomis, koordinatėse p, T ir V, T. Dujų masė yra pastovi.

Sukurti proceso diagramos, atsirandantis su idealiosiomis dujomis, koordinatėse p, T ir p, V. Dujų masė yra pastovi.

Sukurti proceso diagramos, atsirandantis su idealiosiomis dujomis, koordinates V, T ir p, V. Dujų masė pastovi.

Sukurti proceso diagramos

Sukurti proceso diagramos, atsirandantis su idealiosiomis dujomis, koordinatėse p, V ir p, T. Dujų masė yra pastovi.

Sukurti proceso diagramos
Sukurti proceso diagramos, atsirandantis su idealiosiomis dujomis, koordinatėse p, T ir V, T. Dujų masė yra pastovi.

Sukurti proceso diagramos, atsirandantis su idealiosiomis dujomis, koordinatėse p, V ir T, V. Dujų masė pastovi.

Nubraižykite proceso, vykstančio su idealiosiomis dujomis, grafikus koordinatėse p, T ir V, T. Dujų masė pastovi.

Nustatykite idealių dujų temperatūrą 2 būsenoje, jei 2 ir 4 būsenos yra toje pačioje izotermoje. 1 ir 3 būsenų temperatūros T1 ir T3 yra žinomos.

[µ §]
Idealios dujos buvo nuosekliai perkeltos iš 1 būsenos esant temperatūrai T1 į būseną 2 esant temperatūrai T2, o po to į būseną 3 esant temperatūrai T3 ir grąžintos į būseną 1. Raskite temperatūrą T3, jei būsenos kitimo procesai įvyko, kaip parodyta paveikslėlyje, ir T1 ir T2 yra žinomi.

Idealiųjų dujų molis dalyvauja šiluminiame procese 1 ЁC 2 ЁC 3 ЁC 4 ЁC 1, pavaizduotas p-V koordinatėmis. Linijos atkarpų 1 ЁC 2 ir 3 ЁC 4 tęsiniai eina per pradžią, o kreivės 1 ЁC 4 ir 2 ЁC 3 yra izotermos. Nubrėžkite šį procesą V-T koordinatėmis ir suraskite tūrį V3, jei žinomi tūriai V1 ir V2 = V4.

[µ §]
vienas kurmis idealios dujos, perkeliami iš 1 būsenos į būseną 2. Nustatykite didžiausią dujų temperatūrą Tmax šio proceso metu.

20 g helio, uždaro cilindre po stūmokliu, be galo lėtai pereina iš 32 litrų tūrio ir 4 105 Pa slėgio būsenos į būseną, kurios tūris yra 9 litrai ir slėgis 15,5 105 Pa. Kokia aukščiausia temperatūra dujų šiame procese, jei dujų slėgio priklausomybės nuo proceso tūrio grafike pavaizduota tiesia linija?

[µ §]
Pastovios masės idealių dujų būklės pokytis parodytas paveikslėlyje. 1 taške dujų temperatūra T0. Nustatykite dujų temperatūrą 2, 3, 4 taškuose.

[T2=3T0; Т3=6Т0; Т4=2Т0]
P-V diagramoje parodytas dujų plėtimosi proceso grafikas, kuriame dujos pereina iš 1 būsenos esant slėgiui p0 ir tūriui V0 į būseną 2, kai slėgis p0/2 ir tūris 2V0. p-T ir V-T diagramose nubraižykite atitinkamą proceso grafiką.

2. Termodinamikos pagrindai
a) monatominių dujų vidinė energija

µ § U ЁC vidinė energija (J)

B) darbas termodinamikos srityje

µ § A ЁC darbas (J)

µ § µ § - garsumo pokytis

µ § - temperatūros pokytis

B) pirmasis termodinamikos dėsnis

µ § ДU ЁC vidinės energijos pokytis

µ § Q ЁC šilumos kiekis

µ § - išorinių jėgų darbas dujoms

µ § - dujų darbas prieš išorines jėgas

D) šilumos variklio naudingumo koeficientas

µ § h ЁC našumo koeficientas (COP)

A ЁC variklio atliktas darbas

Q1 EC šilumos kiekis gautas iš šildytuvo

µ § Q2 ЁC šilumos kiekis perkelti į šaldytuvą

µ § T1 ЁC šildytuvo temperatūra

Т2 ЁC šaldytuvo temperatūra

D) šilumos kiekis

µ § Q ЁC šilumos kiekis (J)

µ § Šilumos balanso lygtis

Q1 EC šilumos kiekis duoda labiau įkaitęs kūnas;

Q2 ЁC yra šilumos kiekis, kurį gauna šaltesnis kūnas.

Kokį tūrį užima monoatominės idealios dujos, jei esant normaliam atmosferos slėgiui jų vidinė energija yra 600 J?

Raskite idealių dujų molekulių koncentraciją 2 litrų talpos inde 27 °C temperatūroje, jei jo vidinė energija yra 300 J.

Kokios masės vandenilio yra po stūmokliu cilindriniame inde jei kaitinant nuo 250 iki 680 K esant pastoviam stūmoklio slėgiui, dujos atliktų darbą, lygų 400 J?

Izochoriniu aušinimu vidinė energija sumažėjo 350 J. Kokį darbą šiuo atveju atliko dujos? Kiek šilumos dujos perdavė aplinkiniams kūnams?

Kokį darbą atliko monatominės idealios dujos ir kaip pakito jų vidinė energija izobariškai kaitinant dujas 2 mol/50 K kiekiu? Kiek šilumos gaudavo dujos šilumos mainų procese?

Izobariniu būdu aušinant 100 K, monatominių idealių dujų vidinė energija sumažėjo 1662 kJ. Kokį darbą atliko dujos ir kiek šilumos jos perdavė aplinkiniams kūnams?

[-1108 kJ; -2770 J]
Adiabatinio dujų suspaudimo metu buvo atliktas darbas 200 J. Kaip ir kiek pasikeitė dujų vidinė energija šiuo atveju?

Adiabatinio proceso metu dujos atliko 150 J. Kaip ir kiek pakito jų vidinė energija?

[-150 J]
Kokį darbą atliks 320 g masės deguonis, kaitinant izobariškai 10 K?

Apskaičiuokite vandenilio, kurio masė 2 kg, vidinės energijos padidėjimą, padidėjus jo temperatūrai 10 K: 1) izochorinis; 2) izobarinis.

160 g sveriančio deguonies tūris, kurio temperatūra yra 27 ° C, izobarinio kaitinimo metu padvigubėjo. Raskite dujų darbą plėtimosi metu, šilumos kiekį, kuris pateko į deguonies šildymą, vidinės energijos kitimą.

Izobariniam dujų šildymui, kurio kiekis yra 800 mol/500 K, jam buvo suteiktas 9,4 MJ šilumos kiekis. Nustatykite dujų darbą ir jų vidinės energijos prieaugį.

1 litro talpos balione yra 107 Pa slėgio ir 300 K temperatūros deguonies. Į dujas tiekiamas 8,35 kJ šilumos kiekis. Nustatykite dujų temperatūrą ir slėgį po kaitinimo.

Kai idealioms dujoms taikomas 125 kJ šilumos kiekis, dujos veikia 50 kJ prieš išorines jėgas. Kokia yra galutinė dujų vidinė energija, jei jų energija prieš pridedant šilumos buvo lygi 220 kJ?

32 g svorio deguonis yra uždarame inde, esant 0,1 MPa slėgiui, 17 0C temperatūroje. Po šildymo slėgis inde padvigubėjo. Raskite: 1) indo tūrį; 2) temperatūra, iki kurios įkaitinamos dujos; 3) dujoms perduodamos šilumos kiekis.

Koks šilumos kiekis reikalingas molekulinio azoto, sveriančio 14 g, kurio temperatūra prieš kaitinimą 27 0C, izobariniam padidėjimui 2 kartus?

Adiabatiškai plečiantis orui buvo atlikta 500 J. Kaip kinta oro vidinė energija?

[-500 J]
Kompresoriaus cilindre adiabatiniu oro suspaudimu 8 mol helio buvo atliktas 1 kJ darbas. Nustatykite dujų temperatūros pokytį.

Adiabatiškai plečiant 64 g deguonies O2, kuris yra normaliomis sąlygomis, dujų temperatūra pakilo 2 kartus. Rasti: vidinės energijos pokytis; dujų plėtimo darbai.

[-11,3 kJ; 11,3 kJ]
1,4 kg sveriančio azoto temperatūra dėl adiabatinio plėtimosi nukrito 20 0C. Kokį darbą atlieka dujos plėtimosi metu?

Molekulinis deguonis normaliomis sąlygomis užima 2 m3 tūrį. Kai dujos suspaudžiamos be šilumos mainų su aplinka, atliekamas 50,5 kJ darbas. Kokia yra galutinė deguonies temperatūra?

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

87 kg sveriantis oras kaitinamas nuo 10 0C iki 30 0C. Nustatykite oro vidinės energijos kitimą. Oro molinė masė turėtų būti lygi 2,910–2 kg / mol, o oras turėtų būti laikomas dviatominėmis (idealiomis) dujomis.

Raskite helio vidinės energijos pokytį izobariniam dujų plėtimuisi nuo pradinio 10 litrų tūrio iki galutinio 15 litrų tūrio. Dujų slėgis 104 Pa.

0,8 m 3 tūrio inde molekulinis deguonis yra veikiamas 105 Pa slėgio. Izochoriškai aušinant, vidinė dujų energija sumažėja 100 kJ. Koks yra galutinis deguonies slėgis?

Kai du erdvėlaiviai susijungia, jų skyriai yra tarpusavyje sujungti. Pirmojo skyriaus tūris – 12 m 3, antrojo – 20 m 3. Slėgis ir oro temperatūra skyriuose atitinkamai yra 0,98105 Pa ir 1,02105 Pa, 17 oC ir 27 oC. Koks oro slėgis bus nustatytas kombinuotame modulyje? Kokia bus oro temperatūra jame?

Kokia yra 10 molių monoatominių dujų vidinė energija 27°C temperatūroje?

Kiek pasikeičia 200 g sveriančio helio vidinė energija, temperatūrai pakilus 20 °C?

[esant 12,5 kJ]
Kokia vidinė helio energija užpildo 60 m3 tūrio balioną esant 100 kPa slėgiui?

Du moliai idealių dujų izotermiškai suspaudžiami 300 K temperatūroje iki pusės pradinio tūrio. Kokį darbą atlieka dujos? Kokybiškai pavaizduokite nagrinėjamą procesą diagramoje p, V.

[-3,46 kJ]
Tam tikro proceso metu dujos atliko 5 MJ darbą, o jų vidinė energija sumažėjo 2 MJ. Kiek šilumos šiame procese perduodama dujoms?

Dujoms perduodant 300 J šilumos, jų vidinė energija sumažėjo 100 J. Kokį darbą atliko dujos?

0 molių monoatominių idealių dujų įkaitinama iki 50°C. Procesas yra izobarinis. Kiek šilumos gauna dujos?

Monatominės idealios dujos iš šildytuvo gavo 2 kJ šiluminės energijos. Kiek pasikeitė jo vidinė energija? Procesas yra izobarinis.

[1200 J]
200 J šilumos perduodama dujoms, o dujos atlieka 200 J darbo prieš išorines jėgas. Kaip keičiasi dujų vidinė energija?

[už 50 kJ]
Kiek pasikeitė dujų, kurios atliko 100 kJ darbą, gaudamos 135 kJ šilumos kiekį, vidinė energija?

[esant 35 kJ]

Darbas su dujomis buvo 25 kJ. Ar šiame procese dujos gavo ar išdavė šilumą? Koks tiksliai yra šilumos kiekis?

[-50 kJ]
Azotas, sveriantis 280 g, buvo kaitinamas pastoviu slėgiu iki 1000 C. Nustatykite plėtimosi darbą.

Nustatykite 20 litrų dujų plėtimosi darbą izobarinio kaitinimo metu nuo 300 K iki 393 K. Dujų slėgis 80 kPa.

Izobariškai kaitinant 159 K temperatūroje dujomis, kurių masė yra 3,47 kg, darbas buvo atliktas 144 k J. Raskite dujų molinę masę? Kas tai per dujos?

Cilindre po stūmokliu yra deguonies. Apibrėžkite jo masė, jei žinoma, kad darbas, atliktas kaitinant deguonį nuo 273 K iki 473 K, yra 16 kJ. Nepaisykite trinties.

Kiek pasikeitė dujų vidinė energija, jei joms buvo suteikta 20 kJ šilumos ir buvo atlikta 30 kJ darbo?

[už 50 kJ]
Su dujomis atliktas darbas buvo 75 kJ, o jų vidinė energija padidėjo 25 kJ. Ar šiame procese dujos gavo ar išdavė šilumą? Koks tiksliai yra šilumos kiekis?

Kiek šilumos turi būti perduota dujoms, kad jų vidinė energija padidėtų 45 kJ, o dujos dirbtų 65 kJ.

Izobariniam dujų, kurių medžiagos kiekis yra 800 mol/500 K, šildymui jam buvo suteiktas 9,4 MJ šilumos kiekis. Nustatykite dujų darbą ir jų vidinės energijos padidėjimą.

Cilindre po stūmokliu yra 1,25 kg oro. Norint jį pašildyti 40 C esant pastoviam slėgiui, buvo sunaudota 5 kJ šilumos. Nustatykite oro vidinės energijos kitimą (M = 0,029 kg / mol).

Kokį darbą atliks dujos, besiplečiančios esant pastoviam 3 atm slėgiui. nuo 3 l tūrio iki 18 l tūrio? Kokį darbą atliks 6 kg oro, besiplečiančio izobariniu kaitinimu nuo 5 iki 150 C?

Balionas, kurio slėgis pastovus 1,2 105 Pa, buvo pripūstas nuo 1 litro iki 3 litrų tūrio. Koks buvo darbas?

Adiabatiškai suspaudus 5 g helio, atliekamas 249,3 J. Kokia buvo helio temperatūra, jei pradinė temperatūra buvo 293 K? Helio molinė masė yra 4 10 ЁC3kg / mol.

Stūmoklis pakrautas, kurio masė 50 kg, o pagrindo plotas 0,01 m2, yra balione, kuriame šildomos dujos. Stūmoklis lėtai kyla aukštyn, o dujų tūris padidėja 2 litrais. Apskaičiuokite dujų atliktą darbą.

Izobariniam 800 molių dujų kaitinimui 500 K temperatūroje jam buvo pasakyta, kad šilumos kiekis yra 9,4 MJ. Nustatykite dujų vidinės energijos kitimą.

Dujoms šildyti buvo sunaudota 60 J energija, lydima jų plėtimosi esant pastoviam 3 x 104 Pa slėgiui. Kaitinant dujų tūris padidėjo 1,5 litro. Kaip pasikeitė vidinė dujų energija?

Vienas molis idealių dujų izochoriškai perkeliamas iš 1 būsenos į 2 būseną, o slėgis sumažėja 1,5 karto. Tada dujos buvo izobariškai kaitinamos iki pradinės 300 K temperatūros. Kokį darbą dujos atliko dėl atliktų perėjimų?

Vienas molis idealių dujų užbaigia uždarą procesą, susidedantį iš dviejų izochorų ir dviejų izobarų. Temperatūra taške 1 lygi T1, taške 3 lygi C T3. Nustatykite dujų atliktą darbą per ciklą, jei taškai 2 ir 4 yra toje pačioje izotermoje.

Vienas molis idealių dujų yra cilindre po stūmokliu, esant temperatūrai T1. Dujos esant pastoviam slėgiui įkaitinamos iki temperatūros T3. Tada dujos atšaldomos esant pastoviam slėgiui, kad jų tūris būtų sumažintas iki pradinės vertės. Galiausiai, esant pastoviam tūriui, dujos grąžinamos į pradinę būseną. Kokį darbą atlieka dujos šiame procese?

Paveiksle pavaizduoti du uždari procesai, vykstantys su idealiomis dujomis: 1 ЁC 2 ЁC 3 ЁC 1 ir 3 ЁC 2 ЁC 4 ЁC 3. Kuriame iš jų veikia dujos?

[vykdoma 3 Q 2 Q 4 - 3]
Mišios m idealios dujos, kuri yra temperatūros, atšaldoma izochoriškai, kad slėgis nukristų n kartų. Tada dujos plečiasi esant pastoviam slėgiui. Galutinėje būsenoje jo temperatūra yra lygi pradinei. Nustatykite dujų atliktą darbą. Molinė dujų masė M.

[µ §]
Paveiksle parodytą procesą užbaigia keturi moliai idealių dujų. Kurioje srityje dujų darbas yra didžiausias? Kas tai per darbas?

Vienas molis idealių dujų užbaigia paveikslėlyje parodytą procesą. Raskite dujų atliktą darbą per ciklą.

Nustatykite vandens temperatūrą, nustatytą sumaišius 39 litrus 20 °C vandens ir 21 litrą 60 °C temperatūros.

Kiek litrų 95 °C vandens reikia įpilti į 30 litrų 25 °C temperatūros vandens, kad būtų gautas 67 °C temperatūros vanduo?

Iki 507 K įkaitintas alavo gabalas išleidžiamas į indą, kuriame yra 2,35 kg 20 °C temperatūros vandens; vandens temperatūra inde padidėjo 15 K. Apskaičiuokite alavo masę. Nepaisykite vandens išgaravimo.

0,090 kg sveriantis plieninis grąžtas, grūdinimo metu įkaitintas iki 840 °C, nuleidžiamas į indą su mašinine alyva 20 °C temperatūroje. Kuris paimto aliejaus kiekis kad galutinė jo temperatūra neviršytų 70 °C?