Fizikas mācīšanas nozīme skolā. Gāzes masa ir nemainīga Tēma: Iekšējā enerģija

Nodarbības mērķi:

Izglītības:

1. Ieviest iekšējās enerģijas jēdzienu,
2. Atklāt ķermeņa iekšējās enerģijas zinātniski ideoloģisko nozīmi kā molekulu kustības kinētiskās enerģijas un to mijiedarbības potenciālās enerģijas summu.
3. Iepazīstiniet studentus ar diviem veidiem, kā mainīt iekšējo enerģiju,
4. Iemācīties risināt kvalitātes problēmas

Attīstās:

Izstrādāt:

1. Spēja teorijas zināšanas pielietot praksē
2. Novērošana un neatkarība
3. Domāšana par skolēniem caur loģiskām mācību aktivitātēm

Izglītības:

Turpināt priekšstatu veidošanos par dabas parādību vienotību un savstarpējo saistību

Nodarbības plāns:

1. Ķermeņa iekšējās enerģijas jēdziena molekulāri-kinētiskā interpretācija.
2. Ideālas gāzes iekšējās enerģijas formulas atvasinājums
3. Veidi, kā mainīt iekšējo un palielināt darbu

Formulēt hipotēzes un izdarīt secinājumus, risināt kvalitatīvas problēmas

Nodarbības veids:

Jauna materiāla apgūšana.

Nodarbības forma: kombinēta.

Komplekss metodiskais nodrošinājums, multimediju projektors, dators, ekrāns.

Mācību metodes.

1. Verbāls.
2. Vizuāli.
3. Praktiski.

Nodarbību laikā

Tēma: Iekšējā enerģija

1. Organizatoriskais moments.

2. Jauna materiāla apgūšana.

Iekšējā enerģija. Ideālas gāzes iekšējā enerģija.

Jau no 8. klases zinām, ka iekšējā enerģija ir kustību un ķermeni veidojošo daļiņu (molekulu) mijiedarbības enerģija.

Tajā pašā laikā mēs izslēdzam ķermeņa mehānisko enerģiju kā vienotu veselumu (pieņemam, ka ķermenis noteiktā atskaites sistēmā ir nekustīgs un tā mijiedarbības ar citiem ķermeņiem potenciālā enerģija ir vienāda ar 0).

Tādējādi mūs interesē tikai molekulu haotiskās kustības enerģija un to savstarpējā mijiedarbība. Iekšējā enerģija ir ķermeņa stāvokļa funkcija, t.i. atkarīgs no temperatūras un citiem sistēmas parametriem.

Iekšējā enerģija tiek apzīmēta - U.

Ideālas gāzes iekšējā enerģija.

Mēģināsim aprēķināt ideālās gāzes iekšējo enerģiju. Ideāla gāze ir ļoti retas gāzes modelis, kurā var neievērot molekulu mijiedarbību, t.i. ideālas gāzes iekšējā enerģija sastāv tikai no molekulārās kustības kinētiskās enerģijas, ko ir viegli aprēķināt, izmantojot vidējo kustības kinētisko enerģiju:

Mēs jau zinām molekulārās kustības vidējo kinētisko enerģiju:

Šī formula attiecas tikai uz monatomisku gāzi.

Ja gāzes molekulas ir diatomiskas (molekula izskatās kā hantele), tad formula būs atšķirīga:

Kāpēc enerģija ir kļuvusi lielāka, tas ir viegli izskaidrojams, ja fakts ir tāds, ka divatomiskā molekula var ne tikai virzīties uz priekšu, bet arī griezties. Rotācija, izrādās, arī dod ieguldījumu molekulas vidējā kinētiskajā enerģijā.

Kā ņemt vērā ieguldījumu molekulu rotācijas enerģijā?

Izrādās, ka ir iespējams pierādīt teorēmu par enerģijas sadalījumu pa brīvības pakāpēm, kas apgalvo, ka katrai molekulu kustības brīvības pakāpei vidēji ir 1/2 kT enerģijas.

Kādas ir brīvības pakāpes?

Molekulas veids	Kādas molekulas kustības ir iespējamas	brīvības pakāpju skaits
monatomiskā gāze	Jebkuru kustību var attēlot kā kustību summu trīs neatkarīgos virzienos: x, y, z, mēs neņemam vērā rotāciju, tāpēc mēs uzskatām, ka molekula ir matēta. punkts.	3 brīvības pakāpes
diatomiskā gāze	Papildus translācijas kustībai molekula var griezties arī ap divām asīm (jebkuru rotāciju var attēlot kā rotāciju summu ap divām asīm). Mēs neņemam vērā rotāciju ap asi, kas iet gar molekulu, tāpēc molekulas ņem vērā paklāju. punkti. Mēs uzskatām, ka atomu vibrācijas molekulā nerodas.	3+2=5 brīvības pakāpes
Gāzes molekulā ir trīs vai vairāk atomi.	Ir translācijas kustība (3 brīvības pakāpes) un iespējamas rotācijas ap trim asīm (vēl 3 brīvības pakāpes). Nav atomu vibrāciju.	3+3=6 brīvības pakāpes.

3. Kvalitatīvu uzdevumu risināšana

Kvalitātes problēmu risināšana (kontrole)

1. Molekulārais skābeklis atrodas 805 Pa spiedienā traukā ar tilpumu 0,8 m3.

Ar izohorisko dzesēšanu gāzes iekšējā enerģija samazināsies par 100 kJ.

Kāds ir skābekļa galīgais spiediens.

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

Spiediens pazemināts, P2 = P1 - P
i = 5 – brīvības pakāpju skaits
U1 = 5/2 (p1V) ; U2 = 5/2 (p2V)
U \u003d U1 - U2 \u003d 5/2 (V?p) \u003d\u003e
p=2U/5V
p2= p1- (2U/5V)
p2 = 105 Pa — (2 105 J/5 0,8 m3) = 105 Pa –0,5 105 Pa = 0,5 105 Pa = 5 104 Pa

Atbilde: p2 \u003d 5 104 Pa.

2. Nosakiet, kāds gaisa spiediens tiks izveidots divās telpās ar tilpumiem V 1 un V2, ja starp tām atveras durvis.

U = 1,25 x106 J.

Risinot uzdevumus Klapeirona-Mendeļejeva vienādojuma pielietošanai, nevajadzētu aizmirst, ka šis vienādojums apraksta ideālās gāzes stāvokli. Turklāt jāatceras, ka visiem šajā sadaļā izmantotajiem fiziskajiem lielumiem ir statistisks raksturs. Uzsākot uzdevumu risināšanu, ir lietderīgi uzzīmēt procesa skiču diagrammu ar piemērotiem mainīgajiem pa koordinātu asīm.

Pamatlikumi un formulas

Vielas daudzums	vai
Klepeirona-Mendeļejeva vienādojums (ideāls gāzes stāvokļa vienādojums)
Daltona likums
Molekulu koncentrācija
Gāzu molekulāri kinētiskās teorijas vienādojums
Vienas ideālās gāzes molekulas vidējā kinētiskā enerģija (iekšējā enerģija)
Ideālas gāzes masas iekšējā enerģija
Majera vienādojums
Molārā siltumietilpība un tās saistība ar specifisko
Pirmais termodinamikas likums
Gāzu izplešanās darbs procesos:
adiabātisks
izotermisks
izobarisks
Puasona vienādojums, kas attiecas uz gāzes parametriem adiabātiskā procesā	;
entropijas izmaiņas
Termiskā efektivitāte Carnot cikls

Problēmu risināšanas piemēri

4. piemērs Skābekļa masa 320g. karsē pastāvīgā spiedienā no 300 tūkst pirms tam 310 tūkst. Nosakiet gāzes absorbētā siltuma daudzumu, iekšējās enerģijas izmaiņas un gāzes izplešanās darbu.

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

Atrast: Q, ΔU, A

Risinājums: Siltuma daudzumu, kas nepieciešams gāzes sildīšanai nemainīgā spiedienā, nosaka, izmantojot termodinamikas I likumu:

aizstājot skaitliskās vērtības un ņemot vērā to, mēs iegūstam

Gāzes izplešanās darbs izobāriskā procesā:

(5)

un pēc tam no (4) atņemot vienu vārdu (5), mēs iegūstam:

un aizstājot (3), mēs atrodam:

Pārbaude: Q= ∆U+A; 2910Dž= (2080 +830) Dž

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

5. piemērs. Atrodiet vienas skābekļa molekulas rotācijas kustības vidējo kinētisko enerģiju temperatūrā T=350 tūkst, kā arī visu skābekļa molekulu ar masu rotācijas kustības kinētisko enerģiju 4g.

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

Atrast: b ε vrñ 0 ; E laukums

Lēmums: Katrai gāzes molekulas brīvības pakāpei ir vienāda vidējā enerģija, kur k- Bolcmaņa konstante; T ir gāzes absolūtā temperatūra. Kopš divatomiskās molekulas rotācijas kustības O2 atbilst divām brīvības pakāpēm, tad skābekļa molekulas rotācijas kustības vidējā enerģija būs

kur N A- Avogadro numurs; v = m/M- vielas daudzums.

Aizvietojot to ar (3), mēs iegūstam N = N A m/M.

Tagad mēs to aizstājam ar (2):

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

Aizstājot skaitliskās vērtības, mēs iegūstam:

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.

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

6. piemērs Kā mainīsies entropija? 2gūdeņradi aizņemošais tilpums 40l temperatūrā 270 tūkst ja spiediens tiek dubultots nemainīgā temperatūrā, un tad temperatūra tiek paaugstināta līdz 320 tūkst nemainīgā skaļumā.

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

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

Atrast: Δ S

Lēmums: Entropijas izmaiņas nosaka pēc formulas:

kur dQ ir siltuma daudzums, kas rodas procesā.

Entropijas izmaiņas atkarībā no stāvokļa notiek divu procesu dēļ:

1) izotermisks un 2) izohorisks. Pēc tam:

Siltuma daudzums dQ 1 un dQ 2 mēs atrodam no 1. termodinamikas likuma šiem procesiem:

1) dQ 1 = PdV(jo dT=0 priekš T=konst)

P mēs atrodam no Klapeirona-Mendeļejeva vienādojuma:

Tad un

jo plkst T=konst, P 1 V 1 \u003d P 2 V 2

2) (jo dV=0 un dA=0 plkst V=konst)

un

;

Aizstājot skaitliskās vērtības, mēs iegūstam:

Atbilde: Δ S = -2,27 J/K

Uzdevumi patstāvīgam risinājumam

51. Tvertnē ar ietilpību 10l ir saspiests gaiss 27°C temperatūrā. Pēc tam, kad daļa gaisa tika atbrīvota, spiediens pazeminājās 2 10 5 Pa. Noteikt izdalītā gaisa masu. Process tiek uzskatīts par izotermisku.

52. Kādu tilpumu maisījums aizņem normālos apstākļos 4kg hēlijs un 4kg slāpeklis?

53. Kuģī, kam ir lodes forma, kuras rādiuss 0,2 m, esi 80g slāpeklis. Līdz kādai temperatūrai var uzsildīt trauku, ja tā sienas var izturēt spiedienu 7 10 5 Pa.

54. Pie 27°C un spiediena 12 10 5 Paūdeņraža un slāpekļa maisījuma blīvums 10 g/dm 3. Nosakiet maisījuma molāro masu.

55. Tvertnē ar ietilpību 5l būt 2kgūdeņradis un 1 kg skābeklis. Nosakiet maisījuma spiedienu, ja apkārtējā temperatūra ir 7°C.

56. Ideāls gāzes spiediens 2MPa, molekulu koncentrācija 2 10 3 cm -3. Nosakiet vienas molekulas translācijas kustības vidējo kinētisko enerģiju un gāzes temperatūru.

57. Noteikt vienas divatomiskās gāzes molekulas rotācijas kustības vidējo kinētisko enerģiju, ja molekulu kopējā kinētiskā enerģija 1kmolsšī gāze 6.02 Dž.

58. Atrast visu ietverto molekulu rotācijas kustības vidējo kinētisko enerģiju 0,25 gūdeņradis 27°C temperatūrā.

59. Noteikt ideālo gāzes molekulu koncentrāciju temperatūrā 350 tūkst un spiedienu 1,0 MPa.

60. Noteikt ideālas gāzes temperatūru, ja tās molekulu translācijas kustības vidējā kinētiskā enerģija 2,8 10–19 J.

61. Atrast iekšējās enerģijas pieaugumu un izplešanās darbu 30gūdeņradis pastāvīgā spiedienā, ja tā tilpums ir pieaudzis piecas reizes. Sākotnējā temperatūra 270 tūkst.

62.Slāpekļa masa 1 kg, kas ir temperatūrā 300 tūkst saspiest: a) izotermiski; b) adiabātiski, palielinot spiedienu desmitkārtīgi. Abos gadījumos nosakiet saspiešanai patērēto darbu. Cik daudz siltuma jāziņo 1 mol skābekli, lai veiktu darbu 10J: a) izotermiskā procesā; b) ar izobariku?

63. Noteikt, cik daudz siltuma jāpiešķir oglekļa dioksīdam ar masu 440 g lai to uzsildītu 10 tūkst: a) izohorisks, b) izobārs.

64.Kad silda 0,5 kmols slāpeklis ir pārnests 1000 J siltumu. Nosakiet izplešanās darbu pie pastāvīga spiediena.

65.Gāze, kas aizņem tilpumu 10l zem spiediena 0,5 MPa, tika izobariski karsēts no 323 tūkst pirms tam 473 tūkst. Atrodiet gāzes paplašināšanas darbu.

66.Gāze, kas aizņem tilpumu 12l zem spiediena 0,2 MPa. Nosakiet gāzes veikto darbu, ja to izobariski silda no 300 tūkst pirms tam 348 tūkst.

67. Atrast darbu un iekšējās enerģijas izmaiņas ar adiabātisko izplešanos 0,5 Kilograms gaiss, ja tā tilpums tiek palielināts piecas reizes. Sākotnējā temperatūra 17°C.

68. Noteikt uzrādīto siltuma daudzumu 14g slāpeklis, ja tas tika karsēts izobāri no 37°C pirms tam 187°С.. Kādus darbus viņš darīs un kā mainīsies viņa iekšējā enerģija?

69. Cik reizes palielināsies skaļums 2 molūdeņradis izotermiskās izplešanās laikā temperatūrā 27°C, ja siltums tika iztērēts 8kJ.

70. Noteikt gāzes molmasu, ja izohoriskās karsēšanas laikā līdz 10°С 20g būs nepieciešama gāze 680J siltumu un izobariskā 1050 J.

71. Kādas ir entropijas izmaiņas 10g gaiss izohoriskās sildīšanas laikā no 250 tūkst pirms tam 800 tūkst?

72. Ar ūdeņraža izobarisko izplešanos ar masu 20g tā apjoms ir trīskāršojies. Nosakiet ūdeņraža entropijas izmaiņas šī procesa laikā.

73. Ar izohorisko apkuri 480g paaugstināts skābekļa spiediens 5 vienreiz. Atrodiet entropijas izmaiņas šajā procesā.

74. Hēlija tilpums, masa 1 kg, palielinājās 4 reizes: a) izotermiski b) adiabātiski. Kādas ir entropijas izmaiņas šajos procesos?

75. Atrast entropijas izmaiņas karsējot 1 kgūdens no 0°С pirms tam 100°С un pēc tam pārvēršot to par tvaiku tādā pašā temperatūrā.

76. Kā izotermiskās izplešanās laikā mainīsies entropija 0,1 kg skābeklis, ja tilpums mainās no 5l pirms tam 10l?

77. Noteikt entropijas izmaiņas izobāriskās sildīšanas laikā 0,1 kg slāpeklis no 17 °С pirms tam 97°С .

78. Ledus temperatūrā -30°С, pārvēršas tvaikā. Nosakiet entropijas izmaiņas šajā procesā.

79. Kādas ir entropijas izmaiņas 10g gaiss izobāriskās izplešanās laikā no 3l pirms tam 8l.

1. Kādas ir entropijas izmaiņas 20g gaiss izobāriskās dzesēšanas laikā no 300 tūkst pirms tam 250 tūkst?

Kvalitatīvi uzdevumi

81. gadā tika samazināts gāzes tilpums 3 reizes, un temperatūra tika paaugstināta par 2 reizes. Par cik palielinājās gāzes spiediens? Uzskatiet, ka gāze ir ideāla.

82. Saspiesta atspere tika izšķīdināta skābē. Kāda bija atsperes elastīgās deformācijas potenciālā enerģija?

83. Piedāvājam divus variantus, kā izskaidrot ar ūdeņradi piepildīta balona celšanas spēku. Saskaņā ar pirmo - celšanas spēku - Arhimēda spēku. Saskaņā ar otro, pacelšanas spēks rodas spiediena atšķirības dēļ uz lodītes augšējo un apakšējo daļu. Kā šie skaidrojumi atšķiras?

84. Paskaidrojiet, kāpēc gāzes izotermiskā izplešanās iespējama tikai tad, kad tai tiek piegādāts siltuma daudzums?

85. Vai ir kāds process, kurā viss siltums, kas no sildītāja tiek nodots darba šķidrumam, pārvēršas lietderīgā darbā?

86. Vai visu gāzes iekšējo enerģiju var pārvērst mehāniskā darbā?

87. Kāpēc degmaisījuma sprādzienbīstamas sadegšanas laikā iekšdedzes dzinēja efektivitāte strauji pazeminās?

88. Kā mainīsies temperatūra telpā, ja darba ledusskapja durvis paliks vaļā?

89. Sildot divatomisko gāzi, tās siltumietilpība augstā temperatūrā strauji palielinās ar sekojošu samazināšanos. Līdzīga atkarība vērojama arī poliatomiskām gāzēm. Kā to var izskaidrot?

90. Noteikta gāze pāriet no stāvokļa I uz II, vispirms pa izohoru un pēc tam pa izobāru. Citā gadījumā vispirms pa izobaru, tad pa izohoru. Vai abos gadījumos tiks veikts viens un tas pats darbs?

91. Kāpēc sūknis uzsilst, piepūšot automašīnas riteņa riepu?

92. Kāpēc vienādas temperatūras metāls un koksne jūtas atšķirīgi uzkarsēti pieskaroties?

93. Vai var uzvārīt ūdeni papīra glāzē?

94. Kāpēc ūdens pilieni uz karstas plīts "dzīvo" ilgāk nekā tikai uz karstas?

95. Kāpēc ūdens tējkannā pirms vārīšanās "rada troksni"?

96. Kāpēc traukā ar vāku ūdens uzvārās ātrāk nekā bez vāka?

97. Vai gaisa balons Zemes atmosfērā var pacelties neierobežotā augstumā?

98. Ledus gabals peld traukā, kas līdz malām piepildīts ar ūdeni. Vai ūdens pārplūdīs, ja ledus izkusīs?

99. Kāpēc koka zīmulis peld horizontāli ūdenī? Paskaidrojiet, kāpēc tas peldēs vertikāli, ja vienam no tā galiem ir piestiprināts atsvars?

100. Identiskas svina bumbiņas tiek nolaistas vienāda tilpuma traukos ar ūdeni. Vienā traukā ūdens temperatūra 5°C, un otrā 50°C. Kurā traukā bumba visātrāk sasniegs dibenu?

testa jautājumi

21. Kas ir atoms, molekula, jons?

22. Ko sauc par termodinamisko sistēmu?

23. Kas ir stāvokļa parametri?

24. Kādu termodinamiskās sistēmas stāvokli sauc par līdzsvarotu, nelīdzsvarotu?

25. Kas ir ideāla gāze?

26. Kas raksturo stāvokļa vienādojumu?

27. Sniedziet Maksvela sadalījuma likuma definīciju.

28. Kas ir Bolcmaņa sadales likums?

29. Kas raksturo visticamāko ātrumu?

30. Kāds ir vidējais aritmētiskais ātrums?

31. Kas ir siltums?

32. Definējiet pirmo termodinamikas likumu.

33. Kādus izoprocesus jūs zināt?

34. Kas ir izotermisks process?

35. Kā aprēķināt izohorisko un izobarisko procesu gāzes darbu?

36. Sniedziet adiabātiskā procesa definīciju.

37. Kādus fizikālos parametrus savieno Maiera vienādojums?

38. Kāda ir ķermeņa siltumietilpība, īpatnējās un molārās siltumietilpības?

39. Ko saka otrais termodinamikas likums?

40. Kā paaugstināt siltumdzinēja efektivitāti?

9.5 Siltuma jauda

1) Telpā, kuras izmēri ir 6 * 5 * 3 m, gaisa temperatūra ir 27 0 C pie 101 kPa spiediena. Atrodiet, cik daudz siltuma ir jāizņem no šī gaisa, lai tā temperatūru pazeminātu līdz 17 0 C pie tāda paša spiediena.

Gaisa vidējā īpatnējā siltumietilpība ir 1,004 kJ/(kg·K). Tiek pieņemts, ka gaisa masa telpā ir nemainīga. Atbilde: 1,06 MJ.

2) No balonā esošā slāpekļa tiek noņemts 17000 kJ siltuma. Tajā pašā laikā tā temperatūra pazeminās no 800 līdz 200 0 C. Atrodiet balonā esošā slāpekļa masu. Atbilde: 34,6 kg.

3) Cauruļveida gaisa sildītājā gaiss tiek uzkarsēts nemainīgā spiedienā no 10 līdz 90 0 C. Atrast gaisa masas plūsmas ātrumu, kas iet caur gaisa sildītāju, ja tas tiek piegādāts ar 210 MJ / h siltuma.

Atbilde: 2610 kg/h.

4) Atrast siltuma daudzumu, kas nepieciešams, lai sildītu pie nemainīga tilpuma 10 kg slāpekļa no 200 0 C līdz 800 0 C. Atbilde: 4,91 MJ.

5) Atrodiet kurināmā sadegšanas produktu vidējās izobāriskās un izohoriskās molārās siltumietilpības, tos atdzesējot no 1100 līdz 300 0 C. Šo sadegšanas produktu sastāvdaļu molārās daļas ir šādas: ; ; ; .

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

6) Atrodiet skābekļa vidējo īpatnējo siltumietilpību nemainīgā spiedienā, temperatūrai paaugstinoties no 600 0 C līdz 2000 0 C.

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

7) Atrodiet oglekļa dioksīda vidējo molāro izobārisko siltumietilpību, kad tā temperatūra paaugstinās no 200 0 С līdz 1000 0 С.

Atbilde: 52,89 kJ / mol.

8) Gaiss, kas atrodas cilindrā ar tilpumu 12,5 m 3 20 0 C temperatūrā un 1 MPa spiedienā, tiek uzkarsēts līdz 180 0 C temperatūrai. Atrodiet piegādāto siltumu. Atbilde: 17,0 MJ.

9) Atrodiet skābekļa vidējās īpatnējās izohoriskās un izobariskās siltumietilpības temperatūras diapazonā 1200 ... 1800 0 С.

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

10) Atrodiet skābekļa vidējo molāro izohorisko siltumietilpību, kad tas tiek uzkarsēts no 0 līdz 1000 0 C. Atbilde: 25,3 kJ / (kg K).

11) Maisījuma, kas sastāv no slāpekļa, kas sver 3 kg, un skābekļa, kas sver 2 kg, temperatūra nemainīgā tilpumā siltuma padeves rezultātā paaugstinās no 100 līdz 1100 0 C. Nosaka piegādātā siltuma daudzumu. Atbilde: 4,1 MJ.

12) Benzīna sadegšanas produktu sastāvs dzinēja cilindrā molos ir šāds: \u003d 71,25; =21,5; =488,3; =72,5. Šo gāzu temperatūra ir 800 0 C, apkārtējā vide 0 0 C. Noteikt siltuma zudumu proporciju ar izplūdes gāzēm, ja benzīna siltumspēja ir 43950 kJ / kg.

13) Gāzu maisījums sastāv no 2 kg oglekļa dioksīda, 1 kg slāpekļa, 0,5 kg skābekļa. Atrodiet maisījuma vidējo molāro izobārisko siltumietilpību temperatūras diapazonā 200 ... 800 0 C. Atbilde: 42,86 J / (mol K).

14) Atrodiet kurināmā sadegšanas produktu vidējās izobāriskās un izotermiskās molārās siltumietilpības, tos atdzesējot no 1100 līdz 300 0 C. Šo sadegšanas produktu sastāvdaļu molārās daļas ir šādas: = 0,09; =0,083; =0,069; =0,758. Atbilde: 32,3 J / (mol K); 27,0 J/(mol K).

15) Iekšdedzes dzinēja izplūdes gāzu sastāvs molos ir šāds: \u003d 74,8; =68; =119; =853. Atrodiet siltuma daudzumu, ko šīs gāzes izdala, kad to temperatūra tiek pazemināta no 380 līdz 20 0 C.

9.6. Gāzu termodinamiskie procesi

1) Kāds siltuma daudzums jānodod ogļskābās gāzes balonā ar tilpumu 0,8 m 3, lai palielinātu spiedienu no 0,1 līdz 0,5 MPa, pieņemot, ka = 838 J / (kg·K). Atbilde: 1,42 MJ.

2) Gaiss cilindrā ar tilpumu 100 litri pie spiediena 0,3 MPa un temperatūrā 15 0 C tiek piegādāts ar siltumu 148,8 kJ apjomā. Atrodiet galīgo temperatūru un gaisa spiedienu balonā, ja īpatnējā siltumietilpība = 752 J/(kg·K). Atbilde: 560 0 С; 0,87 MPa.

3) Gaiss sākotnējos apstākļos V 1 \u003d 0,05 m 3, T 1 \u003d 850 K un lpp\u003d 3 MPa pie nemainīga spiediena izplešas līdz tilpumam V 2 \u003d 0,1 m 3. Atrodiet galīgo temperatūru, piegādāto iekšējās enerģijas izmaiņu siltumu un darbu, kas veikts, lai mainītu tilpumu. Atbilde: 1700 K; 619 kJ; 150 kJ; 469 kJ.

Būvēt procesu diagrammas

Būvēt procesu diagrammas, kas notiek ar ideālu gāzi, koordinātēs p, T un V, T. Gāzes masa ir nemainīga.

Būvēt procesu diagrammas, kas notiek ar ideālu gāzi, koordinātēs p, T un p, V. Gāzes masa ir nemainīga.

Būvēt procesu diagrammas, kas notiek ar ideālu gāzi, koordinātēs V, T un p, V. Gāzes masa ir nemainīga.

Būvēt procesu diagrammas

Būvēt procesu diagrammas, kas notiek ar ideālu gāzi, koordinātēs p, V un p, T. Gāzes masa ir nemainīga.

Būvēt procesu diagrammas
Būvēt procesu diagrammas, kas notiek ar ideālu gāzi, koordinātēs p, T un V, T. Gāzes masa ir nemainīga.

Būvēt procesu diagrammas, kas notiek ar ideālu gāzi, koordinātēs p, V un T, V. Gāzes masa ir nemainīga.

Uzzīmējiet grafikus procesam, kas notiek ar ideālu gāzi koordinātēs p, T un V, T. Gāzes masa ir nemainīga.

Nosakiet ideālās gāzes temperatūru 2. stāvoklī, ja stāvokļi 2 un 4 atrodas uz vienas izotermas. Ir zināmas temperatūras T1 un T3 stāvokļos 1 un 3.

[µ §]
Ideālā gāze tika secīgi pārnesta no stāvokļa 1 ar temperatūru T1 uz stāvokli 2 ar temperatūru T2 un pēc tam uz stāvokli 3 ar temperatūru T3 un atgriezta stāvoklī 1. Atrodiet temperatūru T3, ja stāvokļa maiņas procesi notika, kā parādīts attēlā, un T1 un T2 ir zināmi.

Ideālas gāzes mols ir iesaistīts termiskajā procesā 1 ЁC 2 ЁC 3 ЁC 4 ЁC 1, kas attēlots p-V koordinātēs. Līnijas posmu 1 ЁC 2 un 3 ЁC 4 turpinājumi iet cauri sākuma punktam, un līknes 1 ЁC 4 un 2 ЁC 3 ir izotermas. Uzzīmējiet šo procesu V-T koordinātēs un atrodiet tilpumu V3, ja ir zināmi tilpumi V1 un V2 = V4.

[µ §]
viens mols ideāla gāze, tiek pārnesti no stāvokļa 1 uz stāvokli 2. Nosakiet gāzes maksimālo temperatūru Tmax šī procesa laikā.

20 g hēlija, kas atrodas cilindrā zem virzuļa, bezgalīgi lēni tiek pārnesti no stāvokļa ar tilpumu 32 litri un spiedienu 4 105 Pa uz stāvokli ar tilpumu 9 litri un spiedienu 15,5 105 Pa. Kāda ir augstākā temperatūra gāze šajā procesā, ja grafikā gāzes spiediena atkarība no procesa tilpuma ir attēlota ar taisni?

[µ §]
Ideālas konstantas masas gāzes stāvokļa izmaiņas ir parādītas attēlā. 1. punktā gāzes temperatūra T0. Nosakiet gāzes temperatūru 2., 3., 4. punktos.

[T2=3T0; Т3=6Т0; Т4=2Т0]
Diagrammā p-V ir attēlots gāzes izplešanās procesa grafiks, kurā gāze pāriet no stāvokļa 1 ar spiedienu p0 un tilpumu V0 uz stāvokli 2 ar spiedienu p0/2 un tilpumu 2V0. uzzīmējiet atbilstošo procesu grafiku p-T un V-T diagrammās.

2. Termodinamikas pamati
a) monatomiskās gāzes iekšējā enerģija

µ § U ЁC iekšējā enerģija (J)

B) darbs termodinamikā

µ § A ЁC darbs (J)

µ § µ § - skaļuma maiņa

µ § - temperatūras maiņa

B) pirmais termodinamikas likums

µ § ДU ЁC iekšējās enerģijas izmaiņas

µ § Q ЁC siltuma daudzums

µ § - ārējo spēku darbs uz gāzi

µ § - gāzes darbs pret ārējiem spēkiem

D) siltumdzinēja efektivitāte

µ § h ЁC veiktspējas koeficients (COP)

A ЁC dzinēja paveiktais darbs

Q1 EČ siltuma daudzums saņemts no sildītāja

µ § Q2 ЁC siltuma daudzums pārnes uz ledusskapi

µ § T1 ЁC sildītāja temperatūra

Т2 ЁC ledusskapja temperatūra

D) siltuma daudzums

µ § Q ЁC siltuma daudzums (J)

µ § Siltuma bilances vienādojums

Q1 EČ siltuma daudzums ko dod vairāk sakarsēts ķermenis;

Q2 ЁC ir siltuma daudzums, ko saņem aukstāks ķermenis.

Kādu tilpumu aizņem monatomiskā ideālā gāze, ja tās iekšējā enerģija normālā atmosfēras spiedienā ir 600 J?

Atrodiet ideālo gāzes molekulu koncentrāciju traukā ar 2 litru tilpumu 27 ° C temperatūrā, ja tā iekšējā enerģija ir 300 J.

Kāda ūdeņraža masa atrodas zem virzuļa cilindriskā traukā ja, sildot no 250 līdz 680 K pie pastāvīga spiediena uz virzuli, gāze veica darbu, kas vienāds ar 400 J?

Ar izohorisko dzesēšanu iekšējā enerģija samazinājās par 350 J. Kādu darbu veica gāze šajā gadījumā? Cik daudz siltuma gāze nodeva apkārtējiem ķermeņiem?

Kādu darbu veica monatomiskā ideālā gāze un kā mainījās tās iekšējā enerģija gāzes izobāriskās karsēšanas laikā 2 mol uz 50 K? Cik daudz siltuma gāze saņēma siltuma apmaiņas procesā?

Ar izobārisko dzesēšanu par 100 K monatomiskās ideālās gāzes iekšējā enerģija samazinājās par 1662 kJ. Kādu darbu veica gāze un cik daudz siltuma tā nodeva apkārtējiem ķermeņiem?

[-1108 kJ; -2770 J]
Gāzes adiabātiskās saspiešanas laikā tika veikts darbs 200 J. Kā un cik daudz šajā gadījumā mainījās gāzes iekšējā enerģija?

Adiabātiskā procesa laikā gāze veica 150 J. Kā un cik daudz mainījās tās iekšējā enerģija?

[-150 J]
Kādu darbu veiks skābeklis ar masu 320 g izobāriskā karsēšanā 10 K temperatūrā?

Aprēķināt ūdeņraža, kura masa ir 2 kg, iekšējās enerģijas pieaugumu, palielinoties tā temperatūrai par 10 K: 1) izohorisks; 2) izobarisks.

Skābekļa tilpums, kas sver 160 g un kura temperatūra ir 27 ° C, izobariskās karsēšanas laikā dubultojas. Atrodiet gāzes darbu izplešanās laikā, siltuma daudzumu, kas nonāca skābekļa sildīšanai, iekšējās enerģijas izmaiņas.

Gāzes izobārai sildīšanai 800 molu uz 500 K viņam tika dots siltuma daudzums 9,4 MJ. Nosakiet gāzes darbu un tās iekšējās enerģijas pieaugumu.

Balons ar tilpumu 1 litrs satur skābekli 107 Pa spiedienā un 300 K temperatūrā. Gāzei tiek piegādāts siltuma daudzums 8,35 kJ. Nosakiet gāzes temperatūru un spiedienu pēc karsēšanas.

Ja ideālai gāzei tiek piemērots siltuma daudzums 125 kJ, gāze iedarbojas 50 kJ pret ārējiem spēkiem. Kāda ir gāzes galīgā iekšējā enerģija, ja tās enerģija pirms siltuma daudzuma pievienošanas bija 220 kJ?

Skābeklis, kas sver 32 g, atrodas slēgtā traukā 0,1 MPa spiedienā 17 0C temperatūrā. Pēc karsēšanas spiediens traukā dubultojās. Atrast: 1) kuģa tilpumu; 2) temperatūra, līdz kurai tiek uzkarsēta gāze; 3) gāzei nodotā ​​siltuma daudzums.

Kāds siltuma daudzums nepieciešams, lai izobāriski palielinātu 14 g molekulārā slāpekļa tilpumu, kura temperatūra pirms karsēšanas ir 27 0C, 2 reizes?

Ar adiabātisko gaisa izplešanos tika veikts darbs 500 J. Kādas ir gaisa iekšējās enerģijas izmaiņas?

[-500 J]
Ar adiabātisku gaisa kompresiju 8 mol hēlija kompresora cilindrā tika veikts 1 kJ darbs. Nosakiet gāzes temperatūras izmaiņas.

Ar 64 g skābekļa O2 adiabātisku izplešanos, kas ir normālos apstākļos, gāzes temperatūra palielinājās par 2 reizēm. Atrast: izmaiņas iekšējā enerģijā; gāzes paplašināšanas darbi.

[-11,3 kJ; 11,3 kJ]
Slāpekļa, kas sver 1,4 kg, temperatūra adiabātiskās izplešanās rezultātā pazeminājās par 20 0C. Kādu darbu veic gāze izplešanās laikā?

Molekulārais skābeklis normālos apstākļos aizņem 2 m3. Gāzi saspiežot bez siltuma apmaiņas ar vidi, tiek veikts darbs 50,5 kJ. Kāda ir skābekļa galīgā temperatūra?

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

Gaiss, kas sver 87 kg, tiek uzkarsēts no 10 0C līdz 30 0C. Nosakiet gaisa iekšējās enerģijas izmaiņas. Gaisa molārā masa jāpieņem vienāda ar 2,910–2 kg / mol, un gaiss jāuzskata par diatomisku (ideālu) gāzi.

Atrodiet hēlija iekšējās enerģijas izmaiņas gāzes izobāriskās izplešanās laikā no sākotnējā tilpuma 10 litri līdz galīgajam tilpumam 15 litri. Gāzes spiediens 104 Pa.

Molekulārais skābeklis atrodas zem 105 Pa spiediena traukā ar tilpumu 0,8 m 3. Ar izohorisku dzesēšanu gāzes iekšējā enerģija samazinās par 100 kJ. Kāds ir skābekļa galīgais spiediens?

Kad divi kosmosa kuģi piestājas, to nodalījumi ir savstarpēji savienoti. Pirmā nodalījuma tilpums ir 12 m 3, otrā - 20 m 3. Spiediens un gaisa temperatūra nodalījumos ir attiecīgi 0,98105 Pa un 1,02105 Pa, 17 oC un 27 oC. Kāds gaisa spiediens tiks noteikts kombinētajā modulī? Kāda būs gaisa temperatūra tajā?

Kāda ir 10 molu monatomiskas gāzes iekšējā enerģija 27°C temperatūrā?

Cik mainās hēlija, kas sver 200 g, iekšējā enerģija, temperatūrai paaugstinoties par 20 ° C?

[pie 12,5 kJ]
Kāda ir hēlija iekšējā enerģija, piepildot balonu ar tilpumu 60 m3 pie 100 kPa spiediena?

Divi moli ideālas gāzes tiek izotermiski saspiesti 300 K temperatūrā līdz pusei no sākotnējā tilpuma. Kādu darbu veic gāze? Aplūkoto procesu kvalitatīvi attēlo diagrammā p, V.

[-3,46 kJ]
Kādā procesā gāze ir veikusi darbu, kas līdzvērtīgs 5 MJ, un tās iekšējā enerģija ir samazinājusies par 2 MJ. Cik daudz siltuma šajā procesā tiek nodots gāzei?

Nododot gāzei 300 J siltuma, tās iekšējā enerģija samazinājās par 100 J. Kādu darbu veica gāze?

0 moli monatomiskas ideālās gāzes tiek uzkarsēti līdz 50°C. Process ir izobārs. Cik daudz siltuma saņem gāze?

Monatomiskā ideālā gāze saņēma 2 kJ siltumenerģijas no sildītāja. Cik ļoti ir mainījusies viņa iekšējā enerģija? Process ir izobārs.

[pie 1200 J]
Gāzei tiek nodots 200 J siltuma, un gāze veic 200 J lielu darbu pret ārējiem spēkiem. Kādas ir gāzes iekšējās enerģijas izmaiņas?

[uz 50 kJ]
Cik ir mainījusies gāzes iekšējā enerģija, kas veica darbu 100 kJ, saņemot siltuma daudzumu 135 kJ?

[pie 35 kJ]

Darbs ar gāzi bija 25 kJ. Vai šajā procesā gāze saņēma vai izdalīja siltumu? Kāds īsti ir siltuma daudzums?

[-50 kJ]
Slāpeklis, kas sver 280 g, tika uzkarsēts pastāvīgā spiedienā līdz 1000 C. Nosaka izplešanās darbu.

Noteikt 20 litru gāzes izplešanās darbu izobāriskās karsēšanas laikā no 300 K līdz 393 K. Gāzes spiediens ir 80 kPa.

Izobāriski karsējot 159 K temperatūrā ar gāzi, kuras masa ir 3,47 kg, tika veikts darbs ar 144 k J. Atrodiet gāzes molāro masu? Kas šī ir par gāzi?

Cilindrā zem virzuļa atrodas skābeklis. Definējiet tās masa, ja ir zināms, ka darbs, kas veikts, kad skābekli karsē no 273 K līdz 473 K, ir 16 kJ. Ignorēt berzi.

Par cik mainījās gāzes iekšējā enerģija, ja tai tika dots 20 kJ siltuma daudzums un pie tās tika strādāts 30 kJ?

[uz 50 kJ]
Darbs ar gāzi bija 75 kJ, savukārt tās iekšējā enerģija palielinājās par 25 kJ. Vai šajā procesā gāze saņēma vai izdalīja siltumu? Kāds īsti ir siltuma daudzums?

Cik daudz siltuma jānodod gāzei, lai tās iekšējā enerģija palielinātos par 45 kJ un gāze strādātu 65 kJ.

Gāzes izobārai karsēšanai ar vielas daudzumu 800 moli uz 500 K viņam tika dots siltuma daudzums 9,4 MJ. Nosakiet gāzes darbu un tās iekšējās enerģijas pieaugumu.

Cilindrā zem virzuļa ir 1,25 kg gaisa. Lai to uzsildītu par 40 C pie nemainīga spiediena, tika iztērēti 5 kJ siltuma. Noteikt gaisa iekšējās enerģijas izmaiņas (M = 0,029 kg / mol).

Kādu darbu veiks gāze, paplašinoties pie pastāvīga spiediena 3 atm. no 3 l tilpuma līdz 18 l tilpumam? Kādu darbu veiks 6 kg gaisa, kas izobariskā karsēšanā izplešas no 5 līdz 150 C?

Balons ar nemainīgu spiedienu 1,2 105 Pa tika piepūsts no 1 litra tilpuma līdz 3 litriem. Kāds darbs tika paveikts?

Ar 5 g hēlija adiabātisko kompresiju tiek veikts darbs 249,3 J. Kāda bija hēlija temperatūra, ja sākotnējā temperatūra bija 293 K? Hēlija molārā masa ir 4 10 ЁC3kg / mol.

Virzulis ielādēts, kura masa ir 50 kg, un pamatnes laukums ir 0,01 m2, atrodas balonā, kurā tiek uzkarsēta gāze. Virzulis lēnām paceļas, un gāzes tilpums palielinās par 2 litriem. Aprēķiniet gāzes paveikto darbu.

800 molu gāzes izobārai karsēšanai 500 K temperatūrā viņam tika paziņots, ka siltuma daudzums bija 9,4 MJ. Nosakiet gāzes iekšējās enerģijas izmaiņas.

Gāzes sildīšanai tika iztērēta 60 J enerģija, ko pavadīja tās izplešanās pie nemainīga spiediena 3 x 104 Pa. Gāzes tilpums karsēšanas laikā palielinājās par 1,5 litriem. Kā mainījusies gāzes iekšējā enerģija?

Viens mols ideālas gāzes izohoriski tiek pārnests no 1. stāvokļa uz 2. stāvokli, savukārt spiediens samazinās 1,5 reizes. Pēc tam gāzi izobāri uzsildīja līdz sākuma temperatūrai 300 K. Kādu darbu gāze veica veikto pāreju rezultātā?

Viens mols ideālās gāzes pabeidz slēgtu procesu, kas sastāv no diviem izohoriem un diviem izobāriem. Temperatūra 1. punktā ir vienāda ar T1, punktā 3 ir vienāda ar C T3. Nosaka gāzes veikto darbu ciklā, ja 2. un 4. punkts atrodas uz vienas izotermas.

Viens mols ideālās gāzes atrodas cilindrā zem virzuļa temperatūrā T1. Gāzi nemainīgā spiedienā uzkarsē līdz temperatūrai T3. Pēc tam gāzi atdzesē nemainīgā spiedienā, lai tās tilpums tiktu samazināts līdz sākotnējai vērtībai. Visbeidzot, pie nemainīga tilpuma gāze tiek atgriezta sākotnējā stāvoklī. Kādu darbu veic gāze šajā procesā?

Attēlā parādīti divi slēgti procesi, kas notiek ar ideālu gāzi: 1 ЁC 2 ЁC 3 ЁC 1 un 3 ЁC 2 ЁC 4 ЁC 3. Kurā no tiem gāze darbojas?

[notiek 3 Q 2 Q 4 - 3]
Masa m ideāla gāze, kas atrodas temperatūrā, tiek atdzesēts izohoriski, lai spiediens pazeminātos n reizes. Pēc tam gāze izplešas pastāvīgā spiedienā. Beigu stāvoklī tā temperatūra ir vienāda ar sākotnējo. Nosakiet gāzes veikto darbu. Gāzes molārā masa M.

[µ §]
Četri moli ideālas gāzes pabeidz attēlā parādīto procesu. Kurā jomā gāzes darbs ir maksimālais? Kas tas par darbu?

Viens mols ideālās gāzes pabeidz attēlā parādīto procesu. Atrodiet gāzes paveikto darbu ciklā.

Nosaka ūdens temperatūru, kas noteikta pēc 39 litriem 20 °C ūdens un 21 litra 60 °C ūdens sajaukšanas.

Cik litru 95 °C ūdens jāpievieno 30 litriem 25 °C ūdens, lai iegūtu ūdeni ar 67 °C temperatūru?

Alvas gabalu, kas uzkarsēts līdz 507 K, izlaiž traukā, kurā ir 2,35 kg ūdens 20 °C temperatūrā; ūdens temperatūra traukā paaugstinājās par 15 K. Aprēķināt alvas masu. Ignorēt ūdens iztvaikošanu.

Tērauda urbjmašīna, kas sver 0,090 kg, sacietēšanas laikā uzkarsēta līdz 840 °C, tiek nolaista traukā, kurā ir mašīneļļa 20 °C temperatūrā. Kuras jāņem eļļas daudzums lai tā galīgā temperatūra nepārsniegtu 70 °C?