Znaczenie nauczania fizyki w szkole. Masa gazu jest stała Temat: Energia wewnętrzna

Cele Lekcji:

Edukacyjny:

1. Przedstaw pojęcie energii wewnętrznej,
2. Ujawnienie naukowego ideologicznego znaczenia energii wewnętrznej ciała jako sumy energii kinetycznej ruchu cząsteczek i energii potencjalnej ich wzajemnego oddziaływania.
3. Przedstaw uczniom dwa sposoby na zmianę energii wewnętrznej,
4. Naucz się rozwiązywać problemy z jakością

Rozwijanie:

Rozwijać się:

1. Umiejętność zastosowania wiedzy teoretycznej w praktyce
2. Obserwacja i niezależność
3. Myślenie o uczniach poprzez logiczne czynności uczenia się

Edukacyjny:

Kontynuuj tworzenie pomysłów na temat jedności i wzajemnych połączeń zjawisk przyrodniczych

Plan lekcji:

1. Molekularno-kinetyczna interpretacja pojęcia energii wewnętrznej ciała.
2. Wyprowadzenie wzoru na energię wewnętrzną gazu doskonałego
3. Sposoby na zmianę wewnętrzną i zwiększenie pracy

Formułować hipotezy i wyciągać wnioski, rozwiązywać problemy jakościowe

Rodzaj lekcji:

Nauka nowego materiału.

Forma lekcji: połączona.

Kompleksowe wsparcie metodyczne, projektor multimedialny, komputer, ekran.

Metody nauczania.

1. Werbalny.
2. Wizualny.
3. Praktyczny.

Podczas zajęć

Temat: Energia wewnętrzna

1. Moment organizacyjny.

2. Nauka nowego materiału.

Energia wewnętrzna. Energia wewnętrzna gazu doskonałego.

Od 8 klasy wiemy, że energia wewnętrzna to energia ruchu i interakcji cząstek (cząsteczek), które tworzą ciało.

Jednocześnie wyłączamy z rozważań energię mechaniczną ciała jako jednej całości (zakładamy, że ciało jest nieruchome w danym układzie odniesienia, a energia potencjalna jego oddziaływania z innymi ciałami jest równa 0).

Tak więc interesuje nas tylko energia chaotycznego ruchu cząsteczek i ich wzajemne oddziaływanie. Energia wewnętrzna jest funkcją stanu organizmu, tj. zależy od temperatury i innych parametrów systemu.

Energia wewnętrzna jest oznaczona - U.

Energia wewnętrzna gazu doskonałego.

Spróbujmy obliczyć energię wewnętrzną gazu doskonałego. Gaz doskonały to model bardzo rozrzedzonego gazu, w którym można pominąć oddziaływanie cząsteczek, tj. energia wewnętrzna gazu doskonałego składa się tylko z energii kinetycznej ruchu molekularnego, którą łatwo obliczyć na podstawie średniej energii kinetycznej ruchu:

Znamy już średnią energię kinetyczną ruchu molekularnego:

Ten wzór jest prawdziwy tylko dla gazu jednoatomowego.

Jeśli cząsteczki gazu są dwuatomowe (cząsteczka wygląda jak hantle), wzór będzie inny:

Dlaczego energia stała się większa, można łatwo wytłumaczyć, jeśli faktem jest, że cząsteczka dwuatomowa może nie tylko poruszać się do przodu, ale także obracać. Okazuje się, że rotacja również ma wpływ na średnią energię kinetyczną cząsteczki.

Jak uwzględnić wkład w energię rotacji cząsteczek?

Okazuje się, że można udowodnić twierdzenie o równoważności energii przez stopnie swobody, które mówi, że na każdy stopień swobody ruchu cząsteczek przypada średnio 1/2 kT energii.

Jakie są stopnie swobody?

Rodzaj cząsteczki	Jakie ruchy cząsteczki są możliwe	liczba stopni swobody
gaz jednoatomowy	Dowolny ruch można przedstawić jako sumę ruchów w trzech niezależnych kierunkach: x, y, z, nie bierzemy pod uwagę rotacji, więc uważamy cząsteczkę za matową. kropka.	3 stopnie swobody
gaz dwuatomowy	Oprócz ruchu translacyjnego cząsteczka może również obracać się wokół dwóch osi (każdy obrót można przedstawić jako sumę obrotów wokół dwóch osi). Nie bierzemy pod uwagę rotacji wokół osi przechodzącej wzdłuż cząsteczki, więc cząsteczki biorą pod uwagę matę. kropki. Uważamy, że nie powstają drgania atomów w cząsteczce.	3+2=5 stopni swobody
W cząsteczce gazu znajdują się trzy lub więcej atomów.	Istnieje ruch translacyjny (3 stopnie swobody) i możliwe są obroty wokół trzech osi (3 stopnie swobody). Nie ma wibracji atomów.	3+3=6 stopni swobody.

3. Rozwiązywanie problemów jakościowych

Rozwiązywanie problemów jakościowych (kontrola)

1. Tlen cząsteczkowy znajduje się pod ciśnieniem 805 Pa w naczyniu o objętości 0,8 m3.

W przypadku chłodzenia izochorycznego energia wewnętrzna gazu zmniejszy się o 100 kJ.

Jakie jest końcowe ciśnienie tlenu.

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

Spadek ciśnienia, P2 = P1 - P
i = 5 – liczba stopni swobody
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

Odpowiedź: p2 \u003d 5 104 Pa.

2. Określ, jakie ciśnienie powietrza zostanie ustalone w dwóch pomieszczeniach o objętości V 1 i V2, jeśli między nimi otworzą się drzwi.

U= 1,25x106J.

Rozwiązując problemy dotyczące zastosowania równania Clapeyrona-Mendeleeva, nie należy zapominać, że równanie to opisuje stan gazu doskonałego. Ponadto należy pamiętać, że wszystkie wielkości fizyczne użyte w tej sekcji mają charakter statystyczny. Przystępując do rozwiązywania problemów, warto narysować szkicowy diagram procesu, z odpowiednimi zmiennymi wzdłuż osi współrzędnych.

Podstawowe prawa i wzory

Ilość substancji	lub
Równanie Clapeyrona-Mendeleeva (idealne równanie stanu gazu)
Prawo Daltona
Stężenie cząsteczek
Równanie molekularnej teorii kinetycznej gazów
Średnia energia kinetyczna jednej idealnej cząsteczki gazu (energia wewnętrzna)
Energia wewnętrzna idealnej masy gazu
równanie Mayera
Molowa pojemność cieplna i jej związek z właściwym
Pierwsza zasada termodynamiki
Praca rozprężania gazów w procesach:
adiabatyczny
izotermiczny
izobaryczny
Równanie Poissona dotyczące parametrów gazu w procesie adiabatycznym	;
zmiana entropii
Wydajność termiczna Cykl Carnota

Przykłady rozwiązywania problemów

Przykład 4 Masa tlenu 320g. ogrzewany pod stałym ciśnieniem od 300K zanim 310 tys. Określ ilość ciepła pochłoniętego przez gaz, zmianę energii wewnętrznej oraz pracę rozprężania gazu.

Dany: m=320g=0.32kg; T1 =300K; T2 =310 K

Znaleźć: Q, ΔU,

Rozwiązanie: Ilość ciepła potrzebna do podgrzania gazu przy stałym ciśnieniu jest określana za pomocą I zasady termodynamiki:

podstawiając wartości liczbowe i biorąc pod uwagę, że otrzymujemy

Praca rozprężania gazu w procesie izobarycznym:

(5)

a następnie odejmując wyraz po wyrazie (5) od (4), otrzymujemy:

i podstawiając do (3), znajdujemy:

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

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

Przykład 5. Znajdź średnią energię kinetyczną ruchu obrotowego jednej cząsteczki tlenu w temperaturze T=350K, a także energia kinetyczna ruchu obrotowego wszystkich cząsteczek tlenu o masie 4g.

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

Znaleźć: b ε vrñ 0 ; E kwadrat

Decyzja: Dla każdego stopnia swobody cząsteczki gazu istnieje taka sama średnia energia, gdzie k- stała Boltzmanna; T to bezwzględna temperatura gazu. Ponieważ ruch obrotowy cząsteczki dwuatomowej O2 odpowiada dwóm stopniom swobody, to średnia energia ruchu obrotowego cząsteczki tlenu będzie

gdzie N A- numer Avogadro; v = m/M- ilość substancji.

Zastępując to w (3), otrzymujemy N = N A m/M.

Teraz podstawiamy to do (2):

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

Podstawiamy wartości liczbowe, otrzymujemy:

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.

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

Przykład 6 Jak zmieni się entropia? 2g wodór zajmujący objętość 40l w temperaturze 270 tys jeśli ciśnienie zostanie podwojone w stałej temperaturze, a następnie temperatura wzrośnie do 320K przy stałej objętości.

Dany: 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 2 P 1

Znaleźć: Δ S

Decyzja: Zmianę entropii określa wzór:

gdzie dQ to ilość ciepła wytworzonego w procesie.

Zmiana entropii w zależności od warunku następuje w wyniku dwóch procesów:

1) izotermiczny i 2) izochoryczny. Następnie:

Ilość ciepła dQ 1 oraz dQ 2 znajdujemy z I zasady termodynamiki dla tych procesów:

1) dQ1 =PdV(ponieważ dT=0 dla T=const)

P znajdujemy z równania Clapeyrona-Mendeleeva:

Następnie oraz

ponieważ w T=const, P 1 V 1 \u003d P 2 V 2

2) (ponieważ dV=0 oraz dA=0 w V=const)

oraz

;

Podstawiając wartości liczbowe otrzymujemy:

Odpowiedź: Δ S = -2,27 J/K

Zadania do samodzielnego rozwiązania

51. W pojemniku o pojemności 10l sprężone powietrze ma temperaturę 27°C. Po uwolnieniu części powietrza ciśnienie spadło o 2 10 5 Pa. Określ masę uwolnionego powietrza. Proces jest uważany za izotermiczny.

52. Jaką objętość zajmuje mieszanina w normalnych warunkach 4kg hel i 4kg azot?

53. W naczyniu mającym kształt kuli, której promień 0,2m, być 80g azot. Do jakiej temperatury można ogrzać naczynie, jeśli jego ściany wytrzymają ciśnienie? 7 10 5 pa.

54. W 27°C i pod ciśnieniem 12 10 5 pa gęstość mieszaniny wodoru i azotu 10 g/dm3. Określ masę molową mieszaniny.

55. W pojemniku o pojemności 5l być 2kg wodór i 1 kg tlen. Określ ciśnienie mieszanki, jeśli temperatura otoczenia wynosi 7°C.

56. Idealne ciśnienie gazu 2MPa, stężenie cząsteczek 2 10 3 cm -3. Wyznacz średnią energię kinetyczną ruchu translacyjnego jednej cząsteczki i temperaturę gazu.

57. Wyznacz średnią energię kinetyczną ruchu obrotowego jednej cząsteczki gazu dwuatomowego, jeżeli całkowita energia kinetyczna cząsteczek w 1kmol ten gaz 6.02J.

58. Znajdź średnią energię kinetyczną ruchu obrotowego wszystkich cząsteczek zawartych w 0,25g wodór w 27°C.

59. Określ stężenie idealnych cząsteczek gazu w temperaturze 350K i ciśnienie 1,0 MPa.

60. Wyznacz temperaturę gazu doskonałego, jeśli średnia energia kinetyczna ruchu translacyjnego jego cząsteczek 2,8 10 -19 J.

61. Znajdź wzrost energii wewnętrznej i pracę ekspansji 30g wodór pod stałym ciśnieniem, jeśli jego objętość wzrosła pięciokrotnie. Temperatura początkowa 270 tys.

62. Masa azotu 1 kg, który jest w temperaturze 300K kompresować: a) izotermicznie; b) adiabatycznie, dziesięciokrotnie zwiększając ciśnienie. Określ pracę poświęconą na kompresję w obu przypadkach. Ile ciepła należy zgłosić 1 mol tlen do pracy 10J: a) w procesie izotermicznym; b) z izobarycznym?

63. Określ, ile ciepła należy przekazać dwutlenkowi węgla o masie 440gżeby to podgrzać 10K: a) izochoryczny, b) izobaryczny.

64. Po podgrzaniu 0.5kmol azot został przeniesiony 1000J ciepło. Określ pracę rozszerzania przy stałym ciśnieniu.

65. Gaz zajmujący objętość 10l pod presją 0,5 MPa, był izobarycznie podgrzewany od 323K zanim 473K. Znajdź pracę polegającą na rozszerzaniu gazu.

66. Gaz zajmujący objętość 12l pod presją 0,2 MPa. Określ pracę wykonaną przez gaz, jeśli jest ogrzewany izobarycznie z 300K zanim 348K.

67. Znajdź pracę i zmianę energii wewnętrznej z ekspansją adiabatyczną 0,5 kg powietrze, jeśli jego objętość zostanie zwiększona pięciokrotnie. Temperatura początkowa 17°C.

68. Określ ilość zgłaszanego ciepła 14g azot, jeśli był ogrzewany izobarycznie z 37°C zanim 187°С.. Jaką pracę wykona i jak zmieni się jego wewnętrzna energia?

69. Ile razy zwiększy się głośność? 2mol wodór podczas ekspansji izotermicznej w temperaturze 27°С, jeśli upał został wykorzystany 8kJ.

70. Określ masę molową gazu, jeśli podczas ogrzewania izochorycznego przez 10°С 20g gaz będzie wymagany 680J ciepło i na izobaryce 1050J.

71. Jaka jest zmiana entropii? 10g powietrze podczas izochorycznego ogrzewania od 250K zanim 800K?

72. Z izobaryczną ekspansją wodoru o masie 20g jego objętość potroiła się. Określ zmianę entropii wodoru podczas tego procesu.

73. Z ogrzewaniem izochorycznym 480g ciśnienie tlenu wzrosło 5 raz. Znajdź zmianę entropii w tym procesie.

74. Objętość helu, masa 1 kg, zwiększona w 4 razy: a) izotermicznie b) adiabatycznie. Jaka jest zmiana entropii w tych procesach?

75. Znajdź zmianę entropii po podgrzaniu 1 kg woda z 0°C zanim 100°C a następnie zamieniając go w parę w tej samej temperaturze.

76. Jak zmieni się entropia podczas ekspansji izotermicznej? 0,1 kg tlen, jeśli objętość zmienia się od 5l zanim 10l?

77. Określ zmianę entropii podczas ogrzewania izobarycznego 0,1 kg azot z 17 °С zanim 97°С .

78. Lód o temperaturze -30°C, zamienia się w parę. Określ zmianę entropii w tym procesie.

79. Jaka jest zmiana entropii 10g powietrze podczas ekspansji izobarycznej od 3l zanim 8l.

1. Jaka jest zmiana entropii 20g powietrze podczas chłodzenia izobarycznego od 300K zanim 250K?

Zadania jakościowe

81. Objętość gazu została zmniejszona w 3 razy, a temperatura wzrosła o 2 czasy. O ile wzrosło ciśnienie gazu? Uważaj, że gaz jest idealny.

82. Ściśnięta sprężyna została rozpuszczona w kwasie. Jaka była energia potencjalna odkształcenia sprężystego sprężyny?

83. Oferujemy dwie możliwości wyjaśnienia siły nośnej balonu wypełnionego wodorem. Według pierwszego - siła nośna - siła Archimedesa. Zgodnie z drugim, siła nośna powstaje w wyniku różnicy nacisków na górną i dolną część kuli. Czym różnią się te wyjaśnienia?

84. Wyjaśnij, dlaczego ekspansja izotermiczna gazu jest możliwa tylko wtedy, gdy dostarczona zostanie do niego pewna ilość ciepła?

85. Czy istnieje proces, w którym całe ciepło przekazywane do płynu roboczego z grzałki zamienia się w użyteczną pracę?

86. Czy całą energię wewnętrzną gazu można zamienić na pracę mechaniczną?

87. Dlaczego sprawność silnika spalinowego spada gwałtownie podczas wybuchowego spalania mieszanki palnej?

88. Jak zmieni się temperatura w pomieszczeniu, jeśli drzwi działającej lodówki pozostaną otwarte?

89. Kiedy gaz dwuatomowy jest podgrzewany, jego pojemność cieplna w wysokich temperaturach gwałtownie wzrasta, a następnie spada. Podobną zależność obserwuje się również dla gazów wieloatomowych. Jak można to wyjaśnić?

90. Pewien gaz przechodzi ze stanu I do II, najpierw wzdłuż izochory, a następnie wzdłuż izobary. W innym przypadku najpierw wzdłuż izobary, potem wzdłuż izochorów. Czy w obu przypadkach zostanie wykonana ta sama praca?

91. Dlaczego pompa nagrzewa się podczas pompowania opony samochodowej?

92. Dlaczego metal i drewno o tej samej temperaturze są inaczej rozgrzane w dotyku?

93. Czy można zagotować wodę w papierowym kubku?

94. Dlaczego krople wody na gorącym piecu „żyją” dłużej niż na samym gorącym?

95. Dlaczego woda w czajniku „brzęczy” przed zagotowaniem?

96. Dlaczego woda gotuje się szybciej w naczyniu z pokrywką niż bez pokrywki?

97. Czy balon w atmosferze ziemskiej może wznieść się na nieograniczoną wysokość?

98. Kawałek lodu pływa w naczyniu wypełnionym po brzegi wodą. Czy woda się przeleje, jeśli lód się roztopi?

99. Dlaczego drewniany ołówek unosi się w wodzie poziomo? Wyjaśnij, dlaczego unosi się pionowo, jeśli do jednego z jego końców przyczepiony jest ciężarek?

100. Identyczne kulki ołowiane są opuszczane do naczyń o jednakowej objętości z wodą. W jednym naczyniu temperatura wody 5°C, a w pozostałych 50°C. W którym statku piłka dotrze do dna najszybciej?

pytania testowe

21. Czym jest atom, cząsteczka, jon?

22. Co nazywa się układem termodynamicznym?

23. Jakie są parametry stanu?

24. Jaki stan układu termodynamicznego nazywamy równowagą, nierównowagą?

25. Czym jest gaz doskonały?

26. Co charakteryzuje równanie stanu?

27. Podaj definicję prawa dystrybucji Maxwella.

28. Czym jest prawo dystrybucji Boltzmanna?

29. Co charakteryzuje najbardziej prawdopodobną prędkość?

30. Jaka jest średnia arytmetyczna prędkość?

31. Co to jest ciepło?

32. Zdefiniuj pierwszą zasadę termodynamiki.

33. Jakie znasz izoprocesy?

34. Co to jest proces izotermiczny?

35. Jak obliczyć pracę gazową procesów izochorycznych i izobarycznych?

36. Podaj definicję procesu adiabatycznego.

37. Jakie parametry fizyczne łączy równanie Mayera?

38. Jaka jest pojemność cieplna ciała, ciepło właściwe i molowe?

39. Co mówi druga zasada termodynamiki?

40. Jak zwiększyć sprawność silnika cieplnego?

9.5 Pojemność cieplna

1) W pomieszczeniu o wymiarach 6 * 5 * 3 m temperatura powietrza wynosi 27 0 C przy ciśnieniu 101 kPa. Sprawdź, ile ciepła należy usunąć z tego powietrza, aby obniżyć jego temperaturę do 17 0 C przy tym samym ciśnieniu.

Średnia właściwa pojemność cieplna powietrza wynosi 1,004 kJ/(kg·K). Zakłada się, że masa powietrza w pomieszczeniu jest stała. Odpowiedź: 1,06 MJ.

2) 17000 kJ ciepła jest usuwane z azotu zawartego w butli. Jednocześnie jego temperatura spada z 800 do 200 0 C. Znajdź masę azotu zawartego w balonie. Odpowiedź: 34,6 kg.

3) W nagrzewnicy rurowej powietrze jest ogrzewane pod stałym ciśnieniem od 10 do 90 0 C. Znajdź masowe natężenie przepływu powietrza przechodzącego przez nagrzewnicę, jeśli jest ona zasilana ciepłem 210 MJ/h.

Odpowiedź: 2610 kg/h.

4) Znajdź ilość ciepła potrzebną do ogrzania przy stałej objętości 10 kg azotu od 200 0 C do 800 0 C. Odpowiedź: 4,91 MJ.

5) Znajdź średnią izobaryczną i izochoryczną pojemność cieplną produktów spalania paliw, gdy są one schłodzone od 1100 do 300 0 C. Udziały molowe składników tych produktów spalania są następujące: ; ; ; .

Odpowiedź: J / (mol K); J / (mol K).

6) Znajdź średnią pojemność cieplną właściwą tlenu przy stałym ciśnieniu przy wzroście temperatury od 600 0 C do 2000 0 C.

Odpowiedź: 1,1476 kJ/(kg K).

7) Znajdź średnią molową izobaryczną pojemność cieplną dwutlenku węgla przy wzroście jego temperatury z 200 0 С do 1000 0 С.

Odpowiedź: 52,89 kJ / mol.

8) Powietrze zawarte w butli o pojemności 12,5 m3 o temperaturze 20 0 C i ciśnieniu 1 MPa jest podgrzewane do temperatury 180 0 C. Znajdź dostarczone ciepło. Odpowiedź: 17,0 MJ.

9) Znajdź średnią właściwą izochoryczną i izobaryczną pojemność cieplną tlenu w zakresie temperatur 1200 ... 1800 0 С.

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

10) Znajdź średnią molową izochoryczną pojemność cieplną tlenu po podgrzaniu od 0 do 1000 0 C. Odpowiedź: 25,3 kJ / (kg K).

11) Temperatura mieszaniny składającej się z azotu o masie 3 kg i tlenu o masie 2 kg w wyniku dostarczenia do niej ciepła w stałej objętości wzrasta ze 100 do 1100 0 C. Określ ilość dostarczonego ciepła. Odpowiedź: 4,1 MJ.

12) Skład produktów spalania benzyny w cylindrze silnika w molach jest następujący: \u003d 71,25; =21,5; = 488,3; =72,5. Temperatura tych gazów wynosi 800 0 C, środowisko 0 0 C. Wyznaczyć udział strat ciepła ze spalinami, jeśli wartość opałowa benzyny wynosi 43950 kJ/kg.

13) Mieszanina gazowa składa się z 2 kg dwutlenku węgla, 1 kg azotu, 0,5 kg tlenu. Znajdź średnią molową izobaryczną pojemność cieplną mieszaniny w zakresie temperatur 200 ... 800 0 C. Odpowiedź: 42,86 J / (mol K).

14) Znajdź średnią izobaryczną i izotermiczną pojemność cieplną produktów spalania paliw, gdy są one schłodzone od 1100 do 300 0 C. Udziały molowe składników tych produktów spalania są następujące: = 0,09; =0,083; =0,069; = 0,758. Odpowiedź: 32,3 J / (mol K); 27,0 J/(mol K).

15) Skład gazów spalinowych silnika spalinowego w molach jest następujący: \u003d 74,8; =68; =119; =853. Znajdź ilość ciepła uwalnianego przez te gazy, gdy ich temperatura spada z 380 do 20 0 C.

9.6 Procesy termodynamiczne gazów

1) Jaką ilość ciepła należy oddać dwutlenkowi węgla zawartemu w butli o pojemności 0,8 m 3 , aby zwiększyć ciśnienie od 0,1 do 0,5 MPa przy założeniu = 838 J/(kg K). Odpowiedź: 1,42 MJ.

2) Powietrze w butli o pojemności 100 litrów przy ciśnieniu 0,3 MPa i temperaturze 15 0 C jest zasilane ciepłem w ilości 148,8 kJ. Znajdź ostateczną temperaturę i ciśnienie powietrza w balonie, jeśli właściwa pojemność cieplna = 752 J/(kg·K). Odpowiedź: 560 0 С; 0,87 MPa.

3) Powietrze w warunkach początkowych V 1 \u003d 0,05 m 3, T 1 \u003d 850 K i p\u003d 3 MPa rozszerza się przy stałym ciśnieniu do objętości V 2 \u003d 0,1 m 3. Znajdź temperaturę końcową, dostarczone ciepło zmiany energii wewnętrznej i pracę wykonaną w celu zmiany objętości. Odpowiedź: 1700 tys.; 619 kJ; 150 kJ; 469 kJ.

Budować wykresy procesów

Budować wykresy procesów, występujący z gazem doskonałym, we współrzędnych p, T i V, T. Masa gazu jest stała.

Budować wykresy procesów, występujący z gazem doskonałym, we współrzędnych p, T i p, V. Masa gazu jest stała.

Budować wykresy procesów, występujący z gazem doskonałym, we współrzędnych V, T i p, V. Masa gazu jest stała.

Budować wykresy procesów

Budować wykresy procesów, występujący z gazem doskonałym, we współrzędnych p, V i p, T. Masa gazu jest stała.

Budować wykresy procesów
Budować wykresy procesów, występujący z gazem doskonałym, we współrzędnych p, T i V, T. Masa gazu jest stała.

Budować wykresy procesów, występujący z gazem doskonałym, we współrzędnych p, V i T, V. Masa gazu jest stała.

Sporządź wykresy procesu zachodzącego z gazem doskonałym we współrzędnych p, T i V, T. Masa gazu jest stała.

Wyznacz temperaturę gazu doskonałego w stanie 2, jeśli stany 2 i 4 leżą na tej samej izotermie. Znane są temperatury T1 i T3 w stanach 1 i 3.

[µ §]
Gaz doskonały był kolejno przenoszony ze stanu 1 z temperaturą T1 do stanu 2 z temperaturą T2, a następnie do stanu 3 z temperaturą T3 i przywrócony do stanu 1. Znajdź temperaturę T3, jeśli procesy zmiany stanu wystąpiły, jak pokazano na rysunku, i T1 i T2 są znane.

Mol gazu doskonałego bierze udział w procesie termicznym 1ЁC 2ЁC 3ЁC 4ЁC 1, przedstawionym we współrzędnych p-V. Przez początek przechodzą kontynuacje odcinków 1ЁC2 i 3ЁC4, a krzywe 1ЁC4 i 2ЁC3 są izotermami. Narysuj ten proces we współrzędnych V-T i znajdź objętość V3, jeśli znane są objętości V1 i V2 = V4.

[µ §]
jeden kret gaz doskonały, są przenoszone ze stanu 1 do stanu 2. Określ maksymalną temperaturę Tmax gazu podczas tego procesu.

20 g helu zamkniętego w cylindrze pod tłokiem przechodzi nieskończenie powoli ze stanu o objętości 32 litrów i ciśnieniu 4 105 Pa do stanu o objętości 9 litrów i ciśnieniu 15,5 105 Pa. Jaka jest najwyższa temperatura gaz w tym procesie, jeśli na wykresie zależności ciśnienia gazu od objętości procesu przedstawiono linię prostą?

[µ §]
Na rysunku pokazano zmianę stanu gazu doskonałego o stałej masie. W punkcie 1 temperatura gazu T0. Określ temperaturę gazu w punktach 2, 3, 4.

[T2=3T0; Т3=6Т0; Т4=2Т0]
Wykres p-V przedstawia wykres procesu rozprężania gazu, w którym gaz przechodzi ze stanu 1 o ciśnieniu p0 i objętości V0 do stanu 2 o ciśnieniu p0/2 i objętości 2V0. narysuj odpowiedni wykres procesu na wykresach p-T i V-T.

2. Podstawy termodynamiki
a) energia wewnętrzna gazu jednoatomowego

µ § U ЁC energia wewnętrzna (J)

B) praca z termodynamiki

µ § A ЁC praca (J)

µ § µ § - zmiana głośności

µ § - zmiana temperatury

B) pierwsza zasada termodynamiki

µ § ДU ЁC zmiana energii wewnętrznej

µ § Q ЁC ilość ciepła

µ § - praca sił zewnętrznych na gaz

µ § - działanie gazu przeciw siłom zewnętrznym

D) sprawność silnika cieplnego

µ § h ЁC współczynnik wydajności (COP)

A C praca wykonana przez silnik

I kwartał WE ilość ciepła otrzymane z grzejnika

µ § Q2 ЁC ilość ciepła przeniesiony do lodówki

µ § T1 ЁTemperatura grzałki C

Т2 ЁC temperatura lodówki

D) ilość ciepła

µ § Q ЁC ilość ciepła (J)

µ § Równanie bilansu ciepła

I kwartał WE ilość ciepła podane przez bardziej rozgrzane ciało;

Q2 ЁC to ilość ciepła odbieranego przez zimniejsze ciało.

Jaką objętość zajmuje jednoatomowy gaz doskonały, jeśli jego energia wewnętrzna wynosi 600 J przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym?

Znajdź stężenie idealnych cząsteczek gazu w naczyniu o pojemności 2 litrów w temperaturze 27 ° C, jeśli jego energia wewnętrzna wynosi 300 J.

Jaka masa wodoru znajduje się pod tłokiem w cylindrycznym naczyniu czy po podgrzaniu od 250 do 680 K przy stałym ciśnieniu na tłok, gaz wykonał pracę równą 400 J?

Przy chłodzeniu izochorycznym energia wewnętrzna spadła o 350 J. Jaką pracę wykonał w tym przypadku gaz? Ile ciepła został przekazany przez gaz do otaczających ciał?

Jaką pracę wykonał jednoatomowy gaz doskonały i jak zmieniała się jego energia wewnętrzna podczas izobarycznego ogrzewania gazu w ilości 2 mole na 50 K? Ile ciepła odebrał gaz w procesie wymiany ciepła?

Przy chłodzeniu izobarycznym o 100 K energia wewnętrzna jednoatomowego gazu doskonałego zmniejszyła się o 1662 kJ. Jaką pracę wykonał gaz i ile ciepła zostało przez niego przekazane do otaczających ciał?

[-1108 kJ; -2770 J]
Podczas adiabatycznego sprężania gazu wykonywano pracę 200 J. Jak i jak zmieniła się w tym przypadku energia wewnętrzna gazu?

Podczas procesu adiabatycznego gaz wykonał pracę 150 J. Jak i jak zmieniła się jego energia wewnętrzna?

[-150 J]
Jaką pracę wykona tlen o masie 320 g przy ogrzewaniu izobarycznym 10 K?

Oblicz wzrost energii wewnętrznej wodoru o masie 2 kg przy wzroście jego temperatury o 10 K: 1) izochoryczny; 2) izobaryczny.

Objętość tlenu o wadze 160 g, którego temperatura wynosi 27°C, podwoiła się podczas ogrzewania izobarycznego. Znajdź pracę gazu podczas rozprężania, ilość ciepła, która przeszła na ogrzewanie tlenu, zmianę energii wewnętrznej.

Dla izobarycznego ogrzewania gazu w ilości 800 mol na 500 K, podano mu ilość ciepła 9,4 MJ. Określ pracę gazu i przyrost jego energii wewnętrznej.

Butla o pojemności 1 litra zawiera tlen o ciśnieniu 107 Pa i temperaturze 300 K. Do gazu dostarczane jest ciepło 8,35 kJ. Określ temperaturę i ciśnienie gazu po podgrzaniu.

Gdy do gazu doskonałego zostanie doprowadzone ciepło 125 kJ, gaz działa z siłą 50 kJ przeciwko siłom zewnętrznym. Jaka jest końcowa energia wewnętrzna gazu, jeśli jego energia przed dodaniem ciepła wynosiła 220 kJ?

Tlen o wadze 32 g znajduje się w zamkniętym naczyniu pod ciśnieniem 0,1 MPa w temperaturze 17 0C. Po podgrzaniu ciśnienie w naczyniu podwoiło się. Znajdź: 1) objętość statku; 2) temperaturę, do której gaz jest podgrzewany; 3) ilość ciepła doprowadzonego do gazu.

Jaka ilość ciepła jest potrzebna do izobarycznego wzrostu objętości azotu cząsteczkowego o masie 14 g, o temperaturze 27 0C przed podgrzaniem, 2 razy?

Wraz z adiabatyczną ekspansją powietrza wykonano pracę 500 J. Jaka jest zmiana energii wewnętrznej powietrza?

[-500 J]
Przy adiabatycznym sprężeniu powietrza 8 mol helu w cylindrze sprężarki wykonano pracę 1 kJ. Określ zmianę temperatury gazu.

Przy adiabatycznej ekspansji 64 g tlenu O2, która ma miejsce w normalnych warunkach, temperatura gazu wzrosła dwukrotnie. Znajdź: zmiana energii wewnętrznej; prace związane z rozprężaniem gazu.

[-11,3 kJ; 11,3 kJ]
Temperatura azotu o masie 1,4 kg w wyniku ekspansji adiabatycznej spadła o 20 0C. Jaką pracę wykonuje gaz podczas rozprężania?

Tlen cząsteczkowy w normalnych warunkach zajmuje objętość 2 m3. Przy sprężaniu gazu bez wymiany ciepła z otoczeniem wykonywana jest praca 50,5 kJ. Jaka jest końcowa temperatura tlenu?

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

Powietrze ważące 87 kg jest podgrzewane od 10 0C do 30 0C. Określ zmianę energii wewnętrznej powietrza. Masę molową powietrza należy przyjąć równą 2,910 -2 kg / mol, a powietrze należy uznać za gaz dwuatomowy (idealny).

Znajdź zmianę energii wewnętrznej helu podczas izobarycznego rozprężania gazu od początkowej objętości 10 litrów do końcowej objętości 15 litrów. Ciśnienie gazu 104 Pa.

Tlen cząsteczkowy znajduje się pod ciśnieniem 105 Pa w naczyniu o objętości 0,8 m3. Przy chłodzeniu izochorycznym energia wewnętrzna gazu spada o 100 kJ. Jakie jest końcowe ciśnienie tlenu?

Kiedy dwa statki kosmiczne dokują, ich przedziały są ze sobą połączone. Objętość pierwszego pomieszczenia wynosi 12 m3, drugiego 20 m3. Ciśnienie i temperatura powietrza w pomieszczeniach wynoszą odpowiednio 0,98105 Pa i 1,02105 Pa, 17oC i 27oC. Jakie ciśnienie powietrza zostanie ustalone w module kombinowanym? Jaka będzie w nim temperatura powietrza?

Jaka jest energia wewnętrzna 10 moli gazu jednoatomowego w temperaturze 27°C?

Jak bardzo zmienia się energia wewnętrzna helu o wadze 200 g wraz ze wzrostem temperatury o 20°C?

[przy 12,5 kJ]
Jaka jest energia wewnętrzna helu wypełniającego balon o objętości 60 m3 pod ciśnieniem 100 kPa?

Dwa mole gazu doskonałego są sprężone izotermicznie w temperaturze 300 K do połowy ich pierwotnej objętości. Jaką pracę wykonuje gaz? Przedstaw jakościowo rozważany proces na wykresie p, V.

[-3,46 kJ]
W pewnym procesie gaz wykonał pracę równą 5 MJ, a jego energia wewnętrzna spadła o 2 MJ. Ile ciepła jest przekazywane do gazu w tym procesie?

Przekazując gazowi 300 J ciepła, jego energia wewnętrzna spadła o 100 J. Jaką pracę wykonał gaz?

0 moli jednoatomowego gazu doskonałego zostaje podgrzanych do 50°C. Proces jest izobaryczny. Ile ciepła odbiera gaz?

Jednoatomowy gaz doskonały otrzymywał z grzałki 2 kJ energii cieplnej. Jak bardzo zmieniła się jego wewnętrzna energia? Proces jest izobaryczny.

[przy 1200 J]
200 J ciepła jest przekazywane do gazu, a gaz wykonuje 200 J pracy przeciwko siłom zewnętrznym. Jaka jest zmiana energii wewnętrznej gazu?

[na 50 kJ]
O ile zmieniła się energia wewnętrzna gazu, który wykonał pracę 100 kJ, odbierając ilość ciepła 135 kJ?

[przy 35 kJ]

Praca wykonana na gazie wyniosła 25 kJ. Czy w tym procesie gaz odebrał lub oddawał ciepło? Jaka jest dokładnie ilość ciepła?

[-50 kJ]
Azot o masie 280 g ogrzewano pod stałym ciśnieniem do temperatury 1000°C. Wyznacz pracę rozprężania.

Wyznacz pracę rozprężania 20 litrów gazu podczas ogrzewania izobarycznego od 300 K do 393 K. Ciśnienie gazu wynosi 80 kPa.

Przy ogrzewaniu izobarycznym w temperaturze 159 K gazem o masie 3,47 kg praca została wykonana 144 k J. Znaleźć masę molową gazu? Co to za gaz?

W cylindrze pod tłokiem znajduje się tlen. Definiować jego masa, jeśli wiadomo, że praca wykonana przy ogrzewaniu tlenu z 273 K do 473 K wynosi 16 kJ. Zignoruj ​​tarcie.

O ile zmieniła się energia wewnętrzna gazu, jeśli podano mu ciepło 20 kJ i wykonano na nim pracę 30 kJ?

[na 50 kJ]
Praca wykonana na gazie wyniosła 75 kJ, a jego energia wewnętrzna wzrosła o 25 kJ. Czy w tym procesie gaz odebrał lub oddawał ciepło? Jaka jest dokładnie ilość ciepła?

Ile ciepła musi zostać przeniesione do gazu, aby jego energia wewnętrzna wzrosła o 45 kJ, a gaz pracował 65 kJ.

Dla izobarycznego ogrzewania gazu o ilości substancji 800 mol na 500 K podano mu ilość ciepła 9,4 MJ. Określ pracę gazu i wzrost jego energii wewnętrznej.

W cylindrze pod tłokiem znajduje się 1,25 kg powietrza. Do podgrzania do 40°C przy stałym ciśnieniu zużyto 5 kJ ciepła. Określ zmianę energii wewnętrznej powietrza (M = 0,029 kg / mol).

Jaką pracę wykona gaz, rozprężający się przy stałym ciśnieniu 3 atm. od objętości 3 l do objętości 18 l? Jaką pracę wykona 6 kg powietrza rozprężające się przy ogrzewaniu izobarycznym od 5 do 150 C?

Balon pod stałym ciśnieniem 1,2 105 Pa napełniono z objętości 1 litra do objętości 3 litrów. Jaka została wykonana praca?

Przy ściskaniu adiabatycznym 5 g helu wykonywana jest praca 249,3 J. Jaka była temperatura helu, jeśli temperatura początkowa wynosiła 293 K? Masa molowa helu wynosi 4·10ЁC3kg/mol.

Tłok załadowany, którego masa wynosi 50 kg, a powierzchnia podstawy 0,01 m2 znajduje się w butli, w której podgrzewany jest gaz. Tłok powoli się podnosi, a objętość gazu wzrasta o 2 litry. Oblicz pracę wykonaną przez gaz.

Powiedziano mu, że dla izobarycznego ogrzewania 800 moli gazu w temperaturze 500 K ilość ciepła wyniosła 9,4 MJ. Określ zmianę energii wewnętrznej gazu.

Energia 60 J została zużyta na ogrzewanie gazu, któremu towarzyszyło jego rozprężanie przy stałym ciśnieniu 3 x 104 Pa. Podczas ogrzewania objętość gazu wzrosła o 1,5 litra. Jak zmieniła się energia wewnętrzna gazu?

Jeden mol gazu doskonałego jest izochorycznie przenoszony ze stanu 1 do stanu 2, podczas gdy ciśnienie spadło 1,5 raza. Następnie gaz został podgrzany izobarycznie do temperatury początkowej 300 K. Jaką pracę wykonał gaz w wyniku dokonanych przejść?

Jeden mol gazu doskonałego kończy zamknięty proces składający się z dwóch izochorów i dwóch izobar. Temperatura w punkcie 1 jest równa T1, w punkcie 3 jest równa C T3. Określ pracę wykonaną przez gaz na cykl, jeśli punkty 2 i 4 leżą na tej samej izotermie.

Jeden mol gazu doskonałego znajduje się w cylindrze pod tłokiem w temperaturze T1. Gaz pod stałym ciśnieniem jest podgrzewany do temperatury T3. Następnie gaz jest schładzany pod stałym ciśnieniem, dzięki czemu jego objętość zostaje zmniejszona do pierwotnej wartości. Wreszcie, przy stałej objętości, gaz powraca do swojego pierwotnego stanu. Jaką pracę wykonuje gaz w tym procesie?

Rysunek przedstawia dwa zamknięte procesy zachodzące w przypadku gazu doskonałego: 1ЁC 2ЁC 3ЁC 1 i 3ЁC 2ЁC 4ЁC 3. W którym z nich działa gaz?

[w trakcie 3 kw. 2 kw. 4 - 3]
Masa m gaz doskonały, który jest w temperaturze, jest chłodzony izochorycznie tak, że ciśnienie spada n razy. Gaz następnie rozszerza się pod stałym ciśnieniem. W stanie końcowym jego temperatura jest równa początkowej. Określ pracę wykonaną przez gaz. Masa cząsteczkowa gazu M.

[µ §]
Proces pokazany na rysunku dopełniają cztery mole gazu doskonałego. W jakim obszarze praca gazu jest maksymalna? Co to za praca?

Jeden mol gazu doskonałego kończy proces pokazany na rysunku. Znajdź pracę wykonaną przez gaz na cykl.

Określ temperaturę wody ustaloną po zmieszaniu 39 litrów wody o temperaturze 20 °C i 21 litrów wody o temperaturze 60 °C.

Ile litrów wody o temperaturze 95°C należy dodać do 30 litrów wody o temperaturze 25°C, aby uzyskać wodę o temperaturze 67°C?

Kawałek cyny ogrzany do 507 K jest uwalniany do naczynia zawierającego 2,35 kg wody o temperaturze 20 °C; temperatura wody w naczyniu wzrosła o 15 K. Oblicz masę cyny. Zignoruj ​​parowanie wody.

Stalowe wiertło o masie 0,090 kg, nagrzane podczas hartowania do 840°C, jest opuszczane do naczynia zawierającego olej maszynowy o temperaturze 20°C. Który ilość oleju do zabrania aby jego końcowa temperatura nie przekraczała 70 °C?