Importanța predării fizicii la școală. Masa gazului este constantă Tema: Energie internă

Obiectivele lecției:

Educational:

1. Introduceți conceptul de energie internă,
2. Să dezvăluie semnificația ideologică științifică a energiei interne a corpului ca sumă a energiei cinetice a mișcării moleculelor și a energiei potențiale a interacțiunii lor.
3. Prezentați elevilor două moduri de a schimba energia internă,
4. Învață să rezolvi problemele de calitate

În curs de dezvoltare:

Dezvolta:

1. Capacitatea de a aplica cunoștințele de teorie în practică
2. Observație și independență
3. Gândirea la elevi prin activități de învățare logică

Educational:

Continuați formarea ideilor despre unitatea și interconectarea fenomenelor naturale

Planul lecției:

1. Interpretarea molecular-cinetică a conceptului de energie internă a corpului.
2. Derivarea formulei pentru energia internă a unui gaz ideal
3. Modalități de a schimba interiorul și de a crește munca

Formulați ipoteze și trageți concluzii, rezolvați probleme calitative

Tip de lecție:

Învățarea de materiale noi.

Forma lecției: combinată.

Suport metodologic complex, proiector multimedia, calculator, ecran.

Metode de predare.

1. Verbal.
2. Vizual.
3. Practic.

În timpul orelor

Subiect: Energie internă

1. Moment organizatoric.

2. Învățarea de material nou.

Energie interna. Energia internă a unui gaz ideal.

Din clasa a VIII-a, știm că energia internă este energia de mișcare și interacțiune a particulelor (moleculelor) care alcătuiesc corpul.

În același timp, excludem din considerare energia mecanică a corpului ca întreg unic (presupunem că corpul este nemișcat într-un anumit cadru de referință și energia potențială a interacțiunii sale cu alte corpuri este egală cu 0).

Astfel, ne interesează doar energia mișcării haotice a moleculelor și interacțiunea lor între ele. Energia internă este o funcție a stării corpului, adică. depinde de temperatură și de alți parametri ai sistemului.

Energia internă se notează - U.

Energia internă a unui gaz ideal.

Să încercăm să calculăm energia internă a unui gaz ideal. Un gaz ideal este un model de gaz foarte rarefiat în care interacțiunea moleculelor poate fi neglijată, adică. energia internă a unui gaz ideal constă numai din energia cinetică a mișcării moleculare, care este ușor de calculat prin energia cinetică medie a mișcării:

Știm deja energia cinetică medie a mișcării moleculare:

Această formulă este valabilă numai pentru un gaz monoatomic.

Dacă moleculele de gaz sunt biatomice (molecula arată ca o ganteră), atunci formula va fi diferită:

De ce energia a devenit mai mare este ușor de explicat dacă adevărul este că o moleculă diatomică nu poate doar să se deplaseze înainte, ci și să se rotească. Se pare că rotația contribuie și la energia cinetică medie a moleculei.

Cum se ține cont de contribuția la energia de rotație a moleculelor?

Rezultă că este posibil să se demonstreze teorema privind echipartiția energiei în grade de libertate, care afirmă că pentru fiecare grad de libertate de mișcare al moleculelor, în medie, există 1/2 kT de energie.

Ce sunt gradele de libertate?

Un fel de moleculă	Ce mișcări ale unei molecule sunt posibile	numărul de grade de libertate
gaz monoatomic	Orice mișcare poate fi reprezentată ca suma mișcărilor în trei direcții independente: x, y, z, nu ținem cont de rotație, deci considerăm molecula ca fiind mat. punct.	3 grade de libertate
gaz diatomic	Pe lângă mișcarea de translație, o moleculă se poate roti și în jurul a două axe (orice rotație poate fi reprezentată ca suma rotațiilor în jurul a două axe). Nu luăm în considerare rotația în jurul axei care trece de-a lungul moleculei, deci moleculele consideră covorașul. puncte. Credem că vibrațiile atomilor dintr-o moleculă nu au loc.	3+2=5 grade de libertate
Există trei sau mai mulți atomi într-o moleculă de gaz.	Există mișcare de translație (3 grade de libertate) și sunt posibile rotații în jurul a trei axe (încă 3 grade de libertate). Nu există vibrații ale atomilor.	3+3=6 grade de libertate.

3. Rezolvarea problemelor calitative

Rezolvarea problemelor de calitate (control)

1. Oxigenul molecular este la o presiune de 805 Pa într-un vas cu un volum de 0,8 m3.

Cu răcirea izocoră, energia internă a gazului va scădea cu 100 kJ.

Care este presiunea finală a oxigenului.

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

A scăzut presiunea, P2 = P1 - P
i = 5 – număr de grade de libertate
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

Răspuns: p2 \u003d 5 104 Pa.

2. Stabiliți ce presiune a aerului se va stabili în două încăperi cu volumele V 1 și V2 dacă se deschide o ușă între ele.

U= 1,25 x106J.

Când rezolvați probleme pentru aplicarea ecuației Clapeyron-Mendeleev, nu trebuie uitat că această ecuație descrie starea unui gaz ideal. În plus, trebuie amintit că toate mărimile fizice utilizate în această secțiune sunt de natură statistică. Este util, la începerea rezolvării problemelor, să se deseneze o schiță a procesului, cu variabile adecvate de-a lungul axelor de coordonate.

Legi și formule de bază

Cantitate de substanță	sau
Ecuația Clapeyron-Mendeleev (ecuația de stare a gazului ideal)
Legea lui Dalton
Concentrația moleculei
Ecuația teoriei cinetice moleculare a gazelor
Energia cinetică medie a unei molecule de gaz ideal (energie internă)
Energia internă a masei de gaz ideal
Ecuația Mayer
Capacitatea termică molară și relația acesteia cu specificul
Prima lege a termodinamicii
Lucrarea de expansiune a gazelor în procese:
adiabatic
izotermic
izobaric
Ecuația lui Poisson care raportează parametrii gazului într-un proces adiabatic	;
modificarea entropiei
Eficiență termică Ciclul Carnot

Exemple de rezolvare a problemelor

Exemplul 4 Masa de oxigen 320g. încălzit la presiune constantă din 300K inainte de 310K. Determinați cantitatea de căldură absorbită de gaz, modificarea energiei interne și munca de dilatare a gazului.

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

A găsi: Q, ΔU, A

Rezolvare: Cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi gazul la presiune constantă se determină folosind legea I a termodinamicii:

înlocuind valori numerice și ținând cont de faptul că obținem

Lucrarea expansiunii gazului într-un proces izobaric:

(5)

și apoi scăzând termen cu termen (5) din (4), obținem:

și înlocuind în (3), găsim:

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

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

Exemplul 5. Aflați energia cinetică medie a mișcării de rotație a unei molecule de oxigen la o temperatură T=350K, precum și energia cinetică a mișcării de rotație a tuturor moleculelor de oxigen cu o masă 4g.

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

A găsi: b ε vrñ 0 ; E patrat

Soluţie: Pentru fiecare grad de libertate al unei molecule de gaz, există aceeași energie medie, unde k- constanta lui Boltzmann; T este temperatura absolută a gazului. De la mişcarea de rotaţie a unei molecule diatomice O2 corespunde la două grade de libertate, atunci energia medie a mișcării de rotație a unei molecule de oxigen va fi

Unde N / A- numărul lui Avogadro; v = m/M- cantitate de substanță.

Înlocuind aceasta în (3), obținem N = NA m/M.

Acum înlocuim asta în (2):

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

Înlocuind valorile numerice, obținem:

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.

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

Exemplul 6 Cum se va schimba entropia? 2g volumul ocupant hidrogen 40l la o temperatură 270K dacă presiunea se dublează la temperatură constantă și atunci temperatura este ridicată la 320K la un volum constant.

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

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

A găsi: Δ S

Soluţie: Modificarea entropiei este determinată de formula:

Unde dQ este cantitatea de căldură generată în proces.

Modificarea entropiei în funcție de condiție are loc din cauza a două procese:

1) izotermă și 2) izocoră. Apoi:

Cantitatea de căldură dQ 1Și dQ 2 găsim din prima lege a termodinamicii pentru aceste procese:

1) dQ 1 =PdV(deoarece dT=0 pentru T=const)

P găsim din ecuația Clapeyron-Mendeleev:

Apoi Și

deoarece la T=const, P 1 V 1 \u003d P 2 V 2

2) (deoarece dV=0Și dA=0 la V=const)

Și

;

Înlocuind valorile numerice, obținem:

Răspuns: Δ S = -2,27 J/K

Sarcini pentru soluție independentă

51. Într-un recipient cu o capacitate 10l există aer comprimat la o temperatură de 27°C. După ce o parte din aer a fost eliberată, presiunea a scăzut 2 10 5 Pa. Determinați masa aerului eliberat. Procesul este considerat izotermic.

52. Ce volum ia amestecul în condiții normale 4 kg heliu și 4 kg azot?

53. Într-un vas având forma unei sfere a cărei rază 0,2 m, fi 80 g azot. La ce temperatură poate fi încălzit un vas dacă pereții lui pot rezista la presiune 7 10 5 Pa.

54. La 27°C și presiune 12 10 5 Pa densitatea unui amestec de hidrogen și azot 10 g/dm 3. Determinați masa molară a amestecului.

55. Într-un recipient cu o capacitate 5l fi 2 kg hidrogen și 1 kg oxigen. Determinați presiunea amestecului dacă temperatura ambiantă este de 7°C.

56. Presiunea ideală a gazului 2MPa, concentrația de molecule 2 10 3 cm -3. Determinați energia cinetică medie a mișcării de translație a unei molecule și temperatura gazului.

57. Determinați energia cinetică medie a mișcării de rotație a unei molecule de gaz biatomic dacă energia cinetică totală a moleculelor din 1 kmol acest gaz 6,02J.

58. Aflați energia cinetică medie a mișcării de rotație a tuturor moleculelor conținute în 0,25 g hidrogen la 27°C.

59. Determinați concentrația moleculelor de gaz ideal la temperatură 350K si presiune 1.0MPa.

60. Determinați temperatura unui gaz ideal dacă energia cinetică medie a mișcării de translație a moleculelor sale 2,8 10 -19 J.

61. Aflați creșterea energiei interne și munca de expansiune 30 g hidrogen la presiune constantă dacă volumul său a crescut de cinci ori. Temperatura initiala 270K.

62. Masa de azot 1 kg, care este la o temperatură 300K comprima: a) izotermic; b) adiabatic, mărind presiunea de zece ori. Determinați munca cheltuită la compresie în ambele cazuri. Câtă căldură trebuie raportată 1 mol oxigen pentru a face treaba 10J: a) într-un proces izoterm; b) cu izobar?

63. Determinați câtă căldură trebuie transmisă dioxidului de carbon cu o masă 440 g să-l încălzească 10K: a) izocoric, b) izobar.

64. Când este încălzit 0,5 kmoli azotul a fost transferat 1000J căldură. Determinați lucrul de dilatare la presiune constantă.

65. Gaz care ocupă un volum 10l sub presiune 0,5 MPa, a fost încălzit izobar din 323K inainte de 473K. Găsiți munca de dilatare a gazului.

66. Gaz care ocupă un volum 12l sub presiune 0,2 MPa. Determinați munca efectuată de gaz dacă este încălzit izobar din 300K inainte de 348K.

67. Aflați lucrul și modificarea energiei interne cu o expansiune adiabatică de 0,5 kg aer dacă volumul acestuia este mărit de cinci ori. Temperatura initiala 17°C.

68. Determinați cantitatea de căldură raportată 14 g azot dacă a fost încălzit izobar din 37°С inainte de 187°C.. Ce muncă va face și cum se va schimba energia lui internă?

69. De câte ori va crește volumul 2 mol hidrogen în timpul expansiunii izoterme la o temperatură 27°С, dacă căldura a fost cheltuită 8kJ.

70. Să se determine masa molară a gazului, dacă în timpul încălzirii izocorice de 10°С 20 g va fi necesar gaz 680J căldură, iar la izobar 1050J.

71. Care este modificarea entropiei 10 g aer în timpul încălzirii izocorice din 250K inainte de 800K?

72. Cu dilatarea izobară a hidrogenului cu o masă 20 g volumul ei s-a triplat. Determinați modificarea entropiei hidrogenului în timpul acestui proces.

73. Cu încălzire izocoră 480 g presiunea oxigenului a crescut 5 o singura data. Găsiți modificarea entropiei în acest proces.

74. Volumul heliului, masa 1 kg, a crescut în 4 ori: a) izotermic b) adiabatic. Care este modificarea entropiei în aceste procese?

75. Aflați modificarea entropiei la încălzire 1 kg apa din 0°С inainte de 100°Сși apoi transformându-l în abur la aceeași temperatură.

76. Cum se va schimba entropia în timpul expansiunii izoterme 0,1 kg oxigen, dacă volumul se modifică de la 5l inainte de 10l?

77. Determinați modificarea entropiei în timpul încălzirii izobare 0,1 kg azot din 17 °С inainte de 97°C .

78. Gheață la o temperatură -30°С, se transformă în abur. Determinați modificarea entropiei în acest proces.

79. Care este modificarea entropiei 10 g aer în timpul expansiunii izobare din 3l inainte de 8l.

1. Care este schimbarea entropiei 20 g aer în timpul răcirii izobare din 300K inainte de 250K?

Sarcini calitative

81. Volumul de gaz a fost redus în 3 de ori, iar temperatura a crescut cu 2 ori. Cu cât a crescut presiunea gazului? Considerați că gazul este ideal.

82. Un arc comprimat a fost dizolvat în acid. Care a fost energia potențială de deformare elastică a arcului?

83. Oferim două opțiuni pentru a explica forța de ridicare a unui balon umplut cu hidrogen. Potrivit primei - forța de ridicare - forța lui Arhimede. Potrivit celui de-al doilea, forța de ridicare apare din cauza diferenței de presiune pe părțile superioare și inferioare ale mingii. Cum diferă aceste explicații?

84. Explicați de ce dilatarea izotermă a unui gaz este posibilă numai atunci când îi este furnizată o cantitate de căldură?

85. Există un proces în care toată căldura transferată fluidului de lucru de la încălzitor se transformă în muncă utilă?

86. Poate fi transformată toată energia internă a unui gaz în lucru mecanic?

87. De ce eficiența unui motor cu ardere internă scade brusc în timpul arderii explozive a unui amestec combustibil?

88. Cum se va schimba temperatura din cameră dacă ușa unui frigider care funcționează este lăsată deschisă?

89. Când un gaz biatomic este încălzit, capacitatea sa de căldură la temperaturi ridicate are o creștere bruscă cu o scădere ulterioară. O dependență similară este observată și pentru gazele poliatomice. Cum poate fi explicat acest lucru?

90. Un anumit gaz trece din starea I la II, mai întâi de-a lungul izocorului, iar apoi de-a lungul izobarei. Într-un alt caz, mai întâi de-a lungul izobarei, apoi de-a lungul izocorului. Se va face aceeași muncă în ambele cazuri?

91. De ce se încălzește pompa la umflarea unei anvelope de mașină?

92. De ce metalul și lemnul de aceeași temperatură se simt încălzite diferit la atingere?

93. Poți fierbe apă într-o cană de hârtie?

94. De ce picăturile de apă de pe o sobă fierbinte „trăiesc” mai mult decât doar pe una fierbinte?

95. De ce apa din ibric „face zgomot” înainte de a fierbe?

96. De ce fierbe apa mai repede într-un vas cu capac decât fără capac?

97. Poate un balon din atmosfera Pământului să se ridice la o înălțime nelimitată?

98. O bucată de gheață plutește într-un vas umplut până la refuz cu apă. Va revărsa apa dacă gheața se topește?

99. De ce un creion de lemn plutește orizontal în apă? Explicați de ce va pluti vertical dacă o greutate este atașată la unul dintre capete?

100. Bilele de plumb identice sunt coborâte în vase de volum egal cu apă. Într-un vas, temperatura apei 5°C, iar în celălalt 50°C.În ce vas mingea va ajunge cel mai repede la fund?

întrebări de test

21. Ce este un atom, moleculă, ion?

22. Ce se numește sistem termodinamic?

23. Ce sunt parametrii de stare?

24. Ce stare a unui sistem termodinamic se numește echilibru, neechilibru?

25. Ce este un gaz ideal?

26. Ce caracterizează ecuația de stare?

27. Dați definiția legii distribuției lui Maxwell.

28. Ce este legea distribuției Boltzmann?

29. Ce caracterizează viteza cea mai probabilă?

30. Care este viteza medie aritmetică?

31. Ce este căldura?

32. Definiți prima lege a termodinamicii.

33. Ce izoprocese cunoașteți?

34. Ce este un proces izoterm?

35. Cum se calculează lucrul gazos al proceselor izocorice și izobare?

36. Dați definiția unui proces adiabatic.

37. Ce parametri fizici sunt legați de ecuația lui Mayer?

38. Care este capacitatea termică a unui corp, capacități termice specifice și molare?

39. Ce spune a doua lege a termodinamicii?

40. Cum să creșteți eficiența unui motor termic?

9.5 Capacitate termică

1) Într-o încăpere care măsoară 6 * 5 * 3 m, temperatura aerului este de 27 0 C la o presiune de 101 kPa. Aflați câtă căldură trebuie îndepărtată din acest aer pentru a-i scădea temperatura la 17 0 C la aceeași presiune.

Capacitatea termică specifică medie a aerului este de 1,004 kJ/(kg·K). Se presupune că masa de aer din cameră este constantă. Raspuns: 1,06 MJ.

2) 17000 kJ de căldură sunt îndepărtate din azotul conținut în cilindru. În același timp, temperatura acestuia scade de la 800 la 200 0 C. Aflați masa de azot conținută în balon. Răspuns: 34,6 kg.

3) Într-un încălzitor de aer tubular, aerul este încălzit la o presiune constantă de la 10 la 90 0 C. Aflați debitul masic de aer care trece prin încălzitorul de aer dacă acesta este alimentat cu 210 MJ/h de căldură.

Raspuns: 2610 kg/h.

4) Aflați cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi la un volum constant de 10 kg de azot de la 200 0 C la 800 0 C. Răspuns: 4,91 MJ.

5) Aflați capacitățile termice izobarice și izocorice medii ale produselor de ardere a combustibilului atunci când sunt răciți de la 1100 la 300 0 C. Fracțiunile molare ale componentelor acestor produse de ardere sunt următoarele: ; ; ; .

Răspuns: J / (mol K); J/(mol K).

6) Aflați capacitatea termică specifică medie a oxigenului la presiune constantă pe măsură ce temperatura crește de la 600 0 C la 2000 0 C.

Răspuns: 1,1476 kJ/(kg K).

7) Aflați capacitatea medie de căldură izobară molară a dioxidului de carbon pe măsură ce temperatura acestuia crește de la 200 0 С la 1000 0 С.

Răspuns: 52,89 kJ/mol.

8) Aerul cuprins într-un cilindru cu o capacitate de 12,5 m 3 la o temperatură de 20 0 C şi o presiune de 1 MPa se încălzeşte la temperatura de 180 0 C. Aflaţi căldura furnizată. Raspuns: 17,0 MJ.

9) Aflați capacități termice izocorice și izobare specifice medii ale oxigenului în intervalul de temperatură 1200 ... 1800 0 С.

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

10) Aflați capacitatea termică izocorică molară medie a oxigenului când este încălzit de la 0 la 1000 0 C. Răspuns: 25,3 kJ / (kg K).

11) Temperatura unui amestec format din azot care cântărește 3 kg și oxigen care cântărește 2 kg ca urmare a alimentării acestuia cu căldură la un volum constant crește de la 100 la 1100 0 C. Determinați cantitatea de căldură furnizată. Răspuns: 4,1 MJ.

12) Compoziția produselor de ardere a benzinei în cilindrul motorului în moli este următoarea: \u003d 71,25; =21,5; =488,3; =72,5. Temperatura acestor gaze este de 800 0 C, mediul este de 0 0 C. Determinați proporția pierderilor de căldură cu gazele de eșapament dacă puterea calorică a benzinei este de 43950 kJ/kg.

13) Amestecul gazos este format din 2 kg dioxid de carbon, 1 kg azot, 0,5 kg oxigen. Aflați capacitatea termică izobară molară medie a amestecului în domeniul de temperatură 200 ... 800 0 C. Răspuns: 42,86 J / (mol K).

14) Aflați capacitățile termice izobare și izoterme molare medii ale produselor de ardere a combustibilului când sunt răciți de la 1100 la 300 0 C. Fracțiunile molare ale componentelor acestor produse de ardere sunt următoarele: = 0,09; = 0,083; = 0,069; =0,758. Răspuns: 32,3 J/(mol K); 27,0 J/(mol K).

15) Compoziția gazelor de eșapament ale motorului cu ardere internă în moli este următoarea: \u003d 74,8; =68; =119; =853. Aflați cantitatea de căldură eliberată de aceste gaze atunci când temperatura lor scade de la 380 la 20 0 C.

9.6 Procese termodinamice ale gazelor

1) Ce cantitate de căldură trebuie transmisă dioxidului de carbon conținut într-un cilindru cu o capacitate de 0,8 m 3 pentru a crește presiunea de la 0,1 la 0,5 MPa, presupunând = 838 J / (kg K). Raspuns: 1,42 MJ.

2) Aerul într-un cilindru cu o capacitate de 100 litri la o presiune de 0,3 MPa și o temperatură de 15 0 C este alimentat cu căldură în cantitate de 148,8 kJ. Aflați temperatura finală și presiunea aerului în balon dacă capacitatea termică specifică = 752 J/(kg·K). Raspuns: 560 0 С; 0,87 MPa.

3) Aerul în condiții inițiale V 1 \u003d 0,05 m 3, T 1 \u003d 850 K și p\u003d 3 MPa se extinde la presiune constantă la un volum de V 2 \u003d 0,1 m 3. Găsiți temperatura finală, căldura furnizată de modificare a energiei interne și munca efectuată pentru a modifica volumul. Raspuns: 1700 K; 619 kJ; 150 kJ; 469 kJ.

Construi diagrame de proces

Construi diagrame de proces, care apare cu un gaz ideal, în coordonatele p, T și V, T. Masa gazului este constantă.

Construi diagrame de proces, care apare cu un gaz ideal, în coordonatele p, T și p, V. Masa gazului este constantă.

Construi diagrame de proces, care apare cu un gaz ideal, în coordonatele V, T și p, V. Masa gazului este constantă.

Construi diagrame de proces

Construi diagrame de proces, care apare cu un gaz ideal, în coordonatele p, V și p, T. Masa gazului este constantă.

Construi diagrame de proces
Construi diagrame de proces, care apare cu un gaz ideal, în coordonatele p, T și V, T. Masa gazului este constantă.

Construi diagrame de proces, care apare cu un gaz ideal, în coordonatele p, V și T, V. Masa gazului este constantă.

Reprezentați grafice ale procesului care are loc cu un gaz ideal în coordonatele p, T și V, T. Masa gazului este constantă.

Determinați temperatura unui gaz ideal în starea 2 dacă stările 2 și 4 se află pe aceeași izotermă. Sunt cunoscute temperaturile T1 și T3 în stările 1 și 3.

[µ §]
Gazul ideal a fost transferat secvențial din starea 1 cu temperatura T1 în starea 2 cu temperatura T2, apoi în starea 3 cu temperatura T3 și a revenit la starea 1. Aflați temperatura T3 dacă procesele de schimbare a stării au avut loc așa cum se arată în figură și T1 și T2 sunt cunoscute.

Un mol dintr-un gaz ideal este implicat în procesul termic 1 ЁC 2 ЁC 3 ЁC 4 ЁC 1, reprezentat în coordonatele p-V. Continuările segmentelor de dreaptă 1 ЁC 2 și 3 ЁC 4 trec prin origine, iar curbele 1 ЁC 4 și 2 ЁC 3 sunt izoterme. Desenați acest proces în coordonatele V-T și găsiți volumul V3 dacă volumele V1 și V2 = V4 sunt cunoscute.

[µ §]
o alunita gaz ideal, sunt transferate din starea 1 în starea 2. Determinați temperatura maximă Tmax a gazului în timpul acestui proces.

20 g de heliu închise într-un cilindru sub piston sunt transferate infinit lent dintr-o stare cu un volum de 32 litri și o presiune de 4 105 Pa într-o stare cu un volum de 9 litri și o presiune de 15,5 105 Pa. Care este temperatura maximă gaz în acest proces, dacă pe graficul dependenței presiunii gazului de volumul procesului este reprezentată printr-o linie dreaptă?

[µ §]
Modificarea poziției unui gaz ideal de masă constantă este prezentată în figură. La punctul 1, temperatura gazului T0. Determinați temperatura gazului la punctele 2, 3, 4.

[T2=3T0; Т3=6Т0; Т4=2Т0]
Diagrama p-V prezintă un grafic al procesului de expansiune a gazului, în care gazul trece din starea 1 cu presiunea p0 și volumul V0 în starea 2 cu presiunea p0/2 și volumul 2V0. desenați graficul procesului corespunzător pe diagramele p-T și V-T.

2. Fundamentele termodinamicii
a) energia internă a unui gaz monoatomic

µ § U ЁC energie internă (J)

B) lucrul în termodinamică

µ § A ЁC lucru (J)

µ § µ § - modificarea volumului

µ § - schimbarea temperaturii

B) prima lege a termodinamicii

µ § ДU ЁC modificarea energiei interne

µ § Q ЁC cantitate de căldură

µ § - lucrul forțelor externe asupra gazului

µ § - lucrul cu gaz împotriva forțelor externe

D) randamentul unui motor termic

µ § h ЁC coeficient de performanță (COP)

A ЁC munca efectuată de motor

Q1 EC cantitatea de căldură primit de la încălzitor

µ § Q2 ЁC cantitatea de căldură transferat la frigider

µ § T1 ЁC temperatura încălzitorului

Т2 ЁC temperatura frigiderului

d) cantitatea de căldură

µ § Q ЁC cantitate de căldură (J)

µ § Ecuația echilibrului termic

Q1 EC cantitatea de căldură dat de un corp mai încălzit;

Q2 ЁC este cantitatea de căldură primită de un corp mai rece.

Ce volum este ocupat de un gaz ideal monoatomic dacă la presiunea atmosferică normală energia sa internă este de 600 J?

Aflați concentrația moleculelor de gaz ideal într-un vas cu o capacitate de 2 litri la o temperatură de 27 ° C, dacă energia sa internă este de 300 J.

Ce masă de hidrogen este sub piston într-un vas cilindric dacă, la încălzire de la 250 la 680 K la o presiune constantă pe piston, gazul a efectuat un lucru egal cu 400 J?

Cu răcirea izocoră, energia internă a scăzut cu 350 J. Ce muncă a făcut gazul în acest caz? Câtă căldură a fost transferată de gaz către corpurile din jur?

Ce activitate a făcut un gaz ideal monoatomic și cum sa schimbat energia sa internă în timpul încălzirii izobare a gazului într-o cantitate de 2 mol la 50 K? Câtă căldură a primit gazul în procesul de schimb de căldură?

Cu răcirea izobară cu 100 K, energia internă a unui gaz ideal monoatomic a scăzut cu 1662 kJ. Ce muncă a făcut gazul și câtă căldură a fost transferată de acesta către corpurile din jur?

[-1108 kJ; -2770 J]
În timpul comprimării adiabatice a gazului s-a efectuat un lucru de 200 J. Cum și cât de mult s-a schimbat energia internă a gazului în acest caz?

În timpul procesului adiabatic, gazul a efectuat 150 J de muncă.Cum și cât de mult s-a schimbat energia sa internă?

[-150 J]
Ce lucru va face oxigenul cu masa de 320 g sub încălzire izobară de 10 K?

Calculați creșterea energiei interne a hidrogenului cu masa de 2 kg cu creșterea temperaturii acestuia cu 10 K: 1) izocor; 2) izobar.

Volumul de oxigen care cântărește 160 g, a cărui temperatură este de 27 ° C, sa dublat în timpul încălzirii izobare. Găsiți munca gazului în timpul expansiunii, cantitatea de căldură care a intrat în încălzirea oxigenului, modificarea energiei interne.

Pentru încălzirea izobară a unui gaz în cantitate de 800 mol la 500 K, i s-a dat o cantitate de căldură de 9,4 MJ. Determinați lucrul gazului și creșterea energiei sale interne.

O butelie cu o capacitate de 1 litru contine oxigen la o presiune de 107 Pa si la o temperatura de 300 K. O cantitate de caldura de 8,35 kJ este furnizata gazului. Determinați temperatura și presiunea gazului după încălzire.

Când o cantitate de căldură de 125 kJ este aplicată unui gaz ideal, gazul efectuează o muncă de 50 kJ împotriva forțelor externe. Care este energia internă finală a gazului dacă energia sa înainte de adăugarea cantității de căldură a fost egală cu 220 kJ?

Oxigenul care cântărește 32 g este într-un vas închis sub o presiune de 0,1 MPa la o temperatură de 17 0C. După încălzire, presiunea din vas s-a dublat. Aflați: 1) volumul vasului; 2) temperatura la care este încălzit gazul; 3) cantitatea de căldură transmisă gazului.

Ce cantitate de căldură este necesară pentru o creștere izobară a volumului de azot molecular cu o greutate de 14 g, având o temperatură de 27 0C înainte de încălzire, de 2 ori?

Odată cu expansiunea adiabatică a aerului s-au realizat 500 J de lucru.Care este modificarea energiei interne a aerului?

[-500 J]
Cu o comprimare adiabatică a aerului de 8 moli de heliu în cilindrul compresorului s-a efectuat lucru de 1 kJ. Determinați modificarea temperaturii gazului.

Odată cu expansiunea adiabatică a 64 g de oxigen O2, care este în condiții normale, temperatura gazului a crescut cu un factor de 2. Găsiți: modificarea energiei interne; lucrari de extindere a gazelor.

[-11,3 kJ; 11,3 kJ]
Temperatura azotului cu o greutate de 1,4 kg ca urmare a expansiunii adiabatice a scăzut cu 20 0C. Care este munca efectuată de gaz în timpul expansiunii?

Oxigenul molecular ocupă un volum de 2 m3 în condiții normale. Când gazul este comprimat fără schimb de căldură cu mediul înconjurător, se execută o muncă de 50,5 kJ. Care este temperatura finală a oxigenului?

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

Aerul cu o greutate de 87 kg este încălzit de la 10 0C la 30 0C. Determinați modificarea energiei interne a aerului. Masa molară a aerului trebuie luată egală cu 2,910 -2 kg/mol, iar aerul trebuie considerat un gaz diatomic (ideal).

Găsiți modificarea energiei interne a heliului în timpul expansiunii izobare a gazului de la un volum inițial de 10 litri la un volum final de 15 litri. Presiunea gazului 104 Pa.

Oxigenul molecular este sub presiune de 105 Pa într-un vas cu volumul de 0,8 m 3. La răcirea izocoră, energia internă a gazului scade cu 100 kJ. Care este presiunea finală a oxigenului?

Când două nave spațiale se acoperează, compartimentele lor sunt interconectate. Volumul primului compartiment este de 12 m 3, al doilea este de 20 m 3. Presiunea si temperatura aerului din compartimente sunt respectiv 0,98105 Pa si 1,02105 Pa, 17 oC si 27 oC. Ce presiune a aerului se va stabili în modulul combinat? Care va fi temperatura aerului în el?

Care este energia internă a 10 moli de gaz monoatomic la 27°C?

Cât de mult se modifică energia internă a heliului care cântărește 200 g odată cu creșterea temperaturii cu 20 ° C?

[la 12,5 kJ]
Care este energia internă a heliului care umple un balon cu un volum de 60 m3 la o presiune de 100 kPa?

Doi moli de gaz ideal sunt comprimați izotermic la 300 K până la jumătate din volumul lor inițial. Ce lucru face gazul? Înfățișați calitativ procesul considerat pe diagrama p, V.

[-3,46 kJ]
Într-un proces, gazul a făcut o muncă egală cu 5 MJ, iar energia sa internă a scăzut cu 2 MJ. Câtă căldură este transferată gazului în acest proces?

La transferul a 300 J de căldură către gaz, energia sa internă a scăzut cu 100 J. Ce muncă a făcut gazul?

0 moli de gaz ideal monoatomic sunt încălziți la 50°C. Procesul este izobar. Câtă căldură primește gazul?

Un gaz ideal monoatomic a primit 2 kJ de energie termică de la încălzitor. Cât de mult s-a schimbat energia lui internă? Procesul este izobar.

[la 1200 J]
200 J de căldură sunt transferate gazului, iar gazul efectuează 200 J de muncă împotriva forțelor externe. Care este modificarea energiei interne a gazului?

[per 50 kJ]
Cât de mult s-a schimbat energia internă a gazului, care a făcut munca de 100 kJ, primind cantitatea de căldură 135 kJ?

[la 35 kJ]

Munca efectuată asupra gazului a fost de 25 kJ. Gazul a primit sau a emis căldură în acest proces? Care este mai exact cantitatea de căldură?

[-50 kJ]
Azotul cu o greutate de 280 g a fost încălzit la o presiune constantă la 1000 C. Determinați lucrul de dilatare.

Determinați munca de dilatare a 20 de litri de gaz în timpul încălzirii izobare de la 300 K la 393 K. Presiunea gazului este de 80 kPa.

Cu încălzirea izobară la 159 K de către un gaz a cărui masă este de 3,47 kg, s-a lucrat 144 k J. Aflați masa molară a gazului? Ce este acest gaz?

Există oxigen în cilindrul de sub piston. Defini masa lui, dacă se știe că munca efectuată atunci când oxigenul este încălzit de la 273 K la 473 K este de 16 kJ. Ignora frecarea.

Cu cât s-a schimbat energia internă a gazului dacă i s-a dat o cantitate de căldură de 20 kJ și s-a lucrat 30 kJ pe el?

[per 50 kJ]
Munca efectuată asupra gazului a fost de 75 kJ, în timp ce energia sa internă a crescut cu 25 kJ. Gazul a primit sau a emis căldură în acest proces? Care este mai exact cantitatea de căldură?

Câtă căldură trebuie transferată gazului, astfel încât energia sa internă să crească cu 45 kJ și gazul să lucreze cu 65 kJ.

Pentru încălzirea izobară a unui gaz cu o cantitate de substanță de 800 mol la 500 K, i s-a dat o cantitate de căldură de 9,4 MJ. Determinați lucrul gazului și creșterea energiei sale interne.

Există 1,25 kg de aer în cilindrul de sub piston. Pentru a-l încălzi cu 40 C la presiune constantă, s-au consumat 5 kJ de căldură. Determinați modificarea energiei interne a aerului (M = 0,029 kg/mol).

Ce lucru va face gazul, extinzându-se la o presiune constantă de 3 atm. de la un volum de 3 l la un volum de 18 l? Ce lucru se va face prin expansiunea a 6 kg de aer sub încălzire izobară de la 5 la 150 C?

Un balon la o presiune constantă de 1,2 105 Pa a fost umflat de la un volum de 1 litru la un volum de 3 litri. Care a fost lucrarea făcută?

Cu o compresie adiabatică de 5 g heliu se execută un lucru de 249,3 J. Care a fost temperatura heliului dacă temperatura inițială a fost de 293 K? Masa molară a heliului este de 4 10 ЁC3kg/mol.

Piston încărcat, a cărui masă este de 50 kg, iar aria de bază este de 0,01 m2, este situat într-un cilindru în care gazul este încălzit. Pistonul crește încet, iar volumul de gaz crește cu 2 litri. Calculați munca efectuată de gaz.

Pentru încălzirea izobară a 800 moli de gaz la 500 K, i s-a spus că cantitatea de căldură este de 9,4 MJ. Determinați modificarea energiei interne a gazului.

Energia de 60 J a fost cheltuită pentru încălzirea gazului, însoțită de dilatarea acestuia la o presiune constantă de 3 x 104 Pa. Volumul gazului a crescut cu 1,5 litri în timpul încălzirii. Cum s-a schimbat energia internă a gazului?

Un mol de gaz ideal este transferat izochoric din starea 1 în starea 2, în timp ce presiunea a scăzut de 1,5 ori. Apoi gazul a fost încălzit izobar la temperatura inițială de 300 K. Ce lucru a făcut gazul ca urmare a tranzițiilor efectuate?

Un mol de gaz ideal finalizează un proces închis format din două izocore și două izobare. Temperatura la punctul 1 este egală cu T1, la punctul 3 este egală cu C T3. Determinați munca efectuată de gaz pe ciclu dacă punctele 2 și 4 se află pe aceeași izotermă.

Un mol de gaz ideal se află în cilindrul de sub piston la temperatura T1. Gazul la presiune constantă este încălzit la o temperatură T3. Apoi, gazul este răcit la presiune constantă, astfel încât volumul său să fie redus la valoarea sa inițială. În cele din urmă, la un volum constant, gazul revine la starea inițială. Care este munca efectuată de gaz în acest proces?

Figura prezintă două procese închise care apar cu un gaz ideal: 1 ЁC 2 ЁC 3 ЁC 1 și 3 ЁC 2 ЁC 4 ЁC 3. În care dintre ele funcționează gazul?

[în curs 3 Q 2 Q 4 - 3]
Masa m gaz ideal, care se află la o temperatură, este răcită izocor, astfel încât presiunea să scadă de n ori. Apoi gazul se extinde la presiune constantă. În starea finală, temperatura sa este egală cu cea inițială. Determinați munca efectuată de gaz. Masa molară a gazului M.

[µ §]
Patru moli de gaz ideal completează procesul prezentat în figură. În ce zonă este munca gazului maxim? Ce este acest job?

Un mol de gaz ideal completează procesul prezentat în figură. Găsiți munca efectuată de gaz pe ciclu.

Determinați temperatura apei stabilită după amestecarea a 39 de litri de apă la 20 °C și a 21 de litri de apă la 60 °C.

Câți litri de apă la 95 °C trebuie adăugați la 30 de litri de apă la 25 °C pentru a obține apă cu o temperatură de 67 °C?

O bucată de staniu încălzită la 507 K este eliberată într-un vas care conține 2,35 kg apă la 20 °C; temperatura apei din vas a crescut cu 15 K. Calculaţi masa staniului. Ignorați evaporarea apei.

Un burghiu din oțel cu o greutate de 0,090 kg, încălzit în timpul călirii la 840 °C, este coborât într-un vas care conține ulei de mașină la 20 °C. Care cantitatea de ulei de luat astfel încât temperatura sa finală să nu depășească 70 °C?