Pomen poučevanja fizike v šoli. Masa plina je konstantna Tema: Notranja energija

Cilji lekcije:

Izobraževalni:

Uvesti koncept notranje energije,
Razkriti znanstveni ideološki pomen notranje energije telesa kot vsote kinetične energije gibanja molekul in potencialne energije njihove interakcije.
Učencem predstaviti dva načina spreminjanja notranje energije,
Naučite se reševati težave s kakovostjo

Razvoj:

Razviti:

Sposobnost uporabe znanja teorije v praksi
Opazovanje in neodvisnost
Razmišljanje učencev skozi logične učne dejavnosti

Izobraževalni:

Nadaljevati oblikovanje idej o enotnosti in medsebojni povezanosti naravnih pojavov

Učni načrt:

Molekularno-kinetična interpretacija pojma notranje energije telesa.
Izpeljava formule za notranjo energijo idealnega plina
Načini za spremembo notranjega in povečanje dela

Oblikujte hipoteze in sklepajte, rešite kvalitativne probleme

Vrsta lekcije:

Učenje nove snovi.

Učna oblika: kombinirana.

Kompleksna metodološka podpora, multimedijski projektor, računalnik, platno.

Metode poučevanja.

Verbalno.
Vizualno.
Praktično.

Med poukom

Tema: Notranja energija

1. Organizacijski trenutek.

2. Učenje nove snovi.

Notranja energija. Notranja energija idealnega plina.

Od 8. razreda vemo, da je notranja energija energija gibanja in medsebojnega delovanja delcev (molekul), ki sestavljajo telo.

Hkrati iz obravnave izločimo mehansko energijo telesa kot ene celote (predpostavljamo, da je telo v danem referenčnem okviru negibno in je potencialna energija njegove interakcije z drugimi telesi enaka 0).

Tako nas zanima le energija kaotičnega gibanja molekul in njihova medsebojna interakcija. Notranja energija je funkcija stanja telesa, t.j. odvisno od temperature in drugih parametrov sistema.

Notranja energija je označena - U.

Notranja energija idealnega plina.

Poskusimo izračunati notranjo energijo idealnega plina. Idealen plin je model zelo redkega plina, pri katerem je mogoče zanemariti interakcijo molekul, t.j. notranja energija idealnega plina je sestavljena samo iz kinetične energije molekularnega gibanja, ki jo je enostavno izračunati s povprečno kinetično energijo gibanja:

Poznamo že povprečno kinetično energijo molekularnega gibanja:

Ta formula velja samo za enoatomski plin.

Če so molekule plina dvoatomske (molekula izgleda kot dumbbell), bo formula drugačna:

Zakaj je energija postala večja, je enostavno razložiti, če je dejstvo, da se dvoatomska molekula ne more samo premikati naprej, ampak tudi vrteti. Izkazalo se je, da rotacija prispeva tudi k povprečni kinetični energiji molekule.

Kako upoštevati prispevek k energiji vrtenja molekul?

Izkazalo se je, da je mogoče dokazati izrek o enakomerni porazdelitvi energije nad stopnjami svobode, ki pravi, da je za vsako stopnjo svobode gibanja molekul v povprečju 1/2 kT energije.

Kaj so stopnje svobode?

Vrsta molekule	Kakšna gibanja molekule so možna	število stopenj svobode
enoatomski plin	Vsako gibanje lahko predstavimo kot vsoto premikov v treh neodvisnih smereh: x, y, z, vrtenja ne upoštevamo, zato štejemo molekulo za mat. pika.	3 stopnje svobode
diatomski plin	Poleg translacijskega gibanja se lahko molekula vrti tudi okoli dveh osi (vsako rotacijo lahko predstavimo kot vsoto vrtenja okoli dveh osi). Ne upoštevamo vrtenja okoli osi, ki poteka vzdolž molekule, zato molekule upoštevajo preprogo. pike. Verjamemo, da se vibracije atomov v molekuli ne pojavljajo.	3+2=5 stopinj svobode
V molekuli plina so trije ali več atomov.	Obstaja translacijsko gibanje (3 stopnje svobode) in možna so rotacija okoli treh osi (3 več svobodne stopnje). Ni vibracij atomov.	3+3=6 stopinj svobode.

3. Reševanje kvalitativnih problemov

Reševanje težav s kakovostjo (nadzor)

1. Molekularni kisik je v posodi s prostornino 0,8 m3 pri tlaku 805 Pa.

Z izohoričnim hlajenjem se bo notranja energija plina zmanjšala za 100 kJ.

Kakšen je končni tlak kisika.

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

Tlak pade, P2 = P1 - P
i = 5 – število svoboščin
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

Odgovor: p2 \u003d 5 104 Pa.

2. Ugotovite, kolikšen zračni tlak se bo vzpostavil v dveh prostorih z volumnoma V 1 in V2, če se med njima odprejo vrata.

U= 1,25 x 106J.

Pri reševanju problemov za uporabo Clapeyron-Mendeleevske enačbe ne smemo pozabiti, da ta enačba opisuje stanje idealnega plina. Poleg tega je treba spomniti, da so vse fizikalne količine, uporabljene v tem razdelku, statistične narave. Koristno je, da pri reševanju problemov narišemo skico procesa z ustreznimi spremenljivkami vzdolž koordinatnih osi.

Osnovni zakoni in formule

Količina snovi	oz
Clapeyron-Mendeleev enačba (idealna plinska enačba stanja)
Daltonov zakon
Koncentracija molekul
Enačba molekularno kinetične teorije plinov
Povprečna kinetična energija ene molekule idealnega plina (notranja energija)
Notranja energija mase idealnega plina
Mayerjeva enačba
Molarna toplotna kapaciteta in njen odnos s specifič
Prvi zakon termodinamike
Delo širjenja plinov v procesih:
adiabatsko
izotermni
izobarično
Poissonova enačba, ki se nanaša na parametre plina v adiabatnem procesu	;
sprememba entropije
Toplotna učinkovitost Carnotov cikel

Primeri reševanja problemov

Primer 4 Masa kisika 320 g. segrevajo pri stalnem tlaku iz 300K prej 310 K. Določite količino toplote, ki jo absorbira plin, spremembo notranje energije in delo raztezanja plina.

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

Najti: Q, ΔU, A

Rešitev: Količina toplote, potrebna za segrevanje plina pri konstantnem tlaku, se določi z uporabo I zakona termodinamike:

zamenjamo številčne vrednosti in upoštevamo to, dobimo

Delo ekspanzije plina v izobaričnem procesu:

(5)

in nato od (4) odštejemo člen za členom (5), dobimo:

in zamenjamo v (3), najdemo:

izpit: Q= ∆U+A; 2910J= (2080 +830) J

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

Primer 5. Poiščite povprečno kinetično energijo rotacijskega gibanja ene molekule kisika pri temperaturi T=350 K, kot tudi kinetična energija rotacijskega gibanja vseh molekul kisika z maso 4 g.

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

Najti: b ε vrñ 0 ; E kvadrat

Odločitev: Za vsako stopnjo svobode molekule plina obstaja enaka povprečna energija, kjer k- Boltzmannova konstanta; T je absolutna temperatura plina. Od rotacijskega gibanja dvoatomske molekule O2 ustreza dvema stopnjama svobode, potem bo povprečna energija rotacijskega gibanja molekule kisika

kje N A- Avogadrovo številko; v = m/M- količina snovi.

Če to nadomestimo s (3), dobimo N = N A m/M.

Zdaj to nadomestimo v (2):

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

Če nadomestimo številčne vrednosti, dobimo:

E KVR = 6,02 10 -23 mol -1 4,83 10 -21 J 4 10 -3 kg / (32 10 -3 kg / mol) \u003d 364J.

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

Primer 6 Kako se bo entropija spremenila? 2 g vodik, ki zaseda prostornino 40l pri temperaturi 270Kče se tlak podvoji pri stalni temperaturi, nato pa se temperatura dvigne na 320 K pri konstantni prostornini.

dano: m=2g=2 10 -3 kg; M=2kg/kmol; V \u003d 40l \u003d 4 10 -2 m3.

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

Najti: Δ S

Odločitev: Spremembo entropije določimo s formulo:

kje dQ je količina toplote, ki nastane v procesu.

Sprememba entropije glede na pogoj nastane zaradi dveh procesov:

1) izotermni in 2) izohorični. Nato:

Količina toplote dQ 1 in dQ 2 iz 1. zakona termodinamike za te procese najdemo:

1) dQ 1 =PdV(Ker dT=0 za T=konst)

P najdemo iz Clapeyron-Mendeleevske enačbe:

Potem in

Ker pri T=konst, P 1 V 1 \u003d P 2 V 2

2) (Ker dV=0 in dA=0 pri V=konst)

;

Če zamenjamo številčne vrednosti, dobimo:

odgovor: Δ S = -2,27 J/K

Naloge za samostojno reševanje

51. V posodi s prostornino 10l tam je stisnjen zrak s temperaturo 27°C. Ko je bilo nekaj zraka izpuščeno, je tlak padel 2 10 5 Pa. Določite maso sproščenega zraka. Postopek se šteje za izotermnega.

52. Kakšno prostornino prevzame mešanica v normalnih pogojih 4 kg helij in 4 kg dušik?

53. V posodi, ki ima obliko krogle, katere polmer 0,2 m, biti 80 g dušik. Na kakšno temperaturo je mogoče segreti posodo, če njene stene prenesejo pritisk 7 10 5 Pa.

54. Pri 27°C in tlaku 12 10 5 Pa gostota zmesi vodika in dušika 10 g/dm 3. Določite molsko maso zmesi.

55. V posodi s prostornino 5l biti 2 kg vodik in 1 kg kisik. Določite tlak mešanice, če je temperatura okolice 7 °C.

56. Idealni tlak plina 2MPa, koncentracija molekul 2 10 3 cm -3. Določite povprečno kinetično energijo translacijskega gibanja ene molekule in temperaturo plina.

57. Določite povprečno kinetično energijo rotacijskega gibanja ene molekule dvoatomskega plina, če je skupna kinetična energija molekul v 1kmol ta plin 6,02J.

58. Poiščite povprečno kinetično energijo rotacijskega gibanja vseh molekul v 0,25 g vodik pri 27°C.

59. Določite koncentracijo molekul idealnega plina pri temperaturi 350K in pritisk 1,0 MPa.

60. Določite temperaturo idealnega plina, če je povprečna kinetična energija translacijskega gibanja njegovih molekul 2,8 10 -19 J.

61. Poiščite povečanje notranje energije in delo raztezanja 30 g vodik pri konstantnem tlaku, če se je njegov volumen petkrat povečal. Začetna temperatura 270K.

62. Dušikova masa 1 kg, ki je pri temperaturi 300K stisniti: a) izotermno; b) adiabatno, pri čemer se tlak desetkrat poveča. Določite delo, porabljeno za stiskanje v obeh primerih. Koliko toplote je treba sporočiti 1 mol kisik za opravljanje dela 10J: a) v izotermnem procesu; b) z izobarično?

63. Ugotovite, koliko toplote je treba prenesti ogljikovemu dioksidu z maso 440 g da ga segreje 10K: a) izohorni, b) izobarični.

64. Ko se segreje 0,5kmol dušik je bil prenesen 1000J toploto. Določite delo raztezanja pri konstantnem tlaku.

65. Plin, ki zaseda prostornino 10l pod pritiskom 0,5 MPa, je bil izobarično segret iz 323K prej 473K. Poiščite delo širjenja plina.

66. Plin, ki zaseda prostornino 12l pod pritiskom 0,2 MPa. Določi delo, ki ga opravi plin, če ga izobarno segrejemo 300K prej 348 K.

67. Poišči delo in spremembo notranje energije z adiabatno ekspanzijo 0,5 kg zraka, če se njegov volumen petkrat poveča. Začetna temperatura 17°C.

68. Določite sporočeno količino toplote 14 g dušika, če smo ga izobarično segrevali iz 37°C prej 187°С.. Kakšno delo bo opravljal in kako se bo spremenila njegova notranja energija?

69. Kolikokrat se bo glasnost povečala 2 mol vodik med izotermično ekspanzijo pri temperaturi 27°С, če je bila toplota porabljena 8kJ.

70. Določite molsko maso plina, če med izohoričnim segrevanjem po 10°C 20 g bo potreben plin 680J toplote in pri izobarični 1050J.

71. Kakšna je sprememba entropije 10 g zraka med izohoričnim segrevanjem iz 250K prej 800 K?

72. Z izobarno ekspanzijo vodika z maso 20 g njegova prostornina se je potrojila. Določite spremembo entropije vodika med tem postopkom.

73. Z izohoričnim segrevanjem 480 g povečan tlak kisika 5 enkrat. Poiščite spremembo entropije v tem procesu.

74. Prostornina helija, masa 1 kg, povečano v 4 krat: a) izotermno b) adiabatno. Kakšna je sprememba entropije v teh procesih?

75. Poiščite spremembo entropije pri segrevanju 1 kg vode iz 0°С prej 100°C in ga nato pretvorimo v paro pri isti temperaturi.

76. Kako se bo entropija spremenila med izotermično ekspanzijo 0,1 kg kisika, če se volumen spremeni iz 5l prej 10l?

77. Določi spremembo entropije med izobarnim segrevanjem 0,1 kg dušik iz 17 °С prej 97°C .

78. Led pri temperaturi -30°С, spremeni v paro. Določite spremembo entropije v tem procesu.

79. Kakšna je sprememba entropije 10 g zraka med izobarno ekspanzijo iz 3l prej 8l.

Kakšna je sprememba entropije 20 g zraka pri izobaričnem hlajenju iz 300K prej 250K?

Kvalitativne naloge

81. Prostornina plina je bila zmanjšana v 3 krat, temperatura pa se je zvišala za 2 krat. Za koliko se je povečal tlak plina? Upoštevajte, da je plin idealen.

82. Stisnjena vzmet je bila raztopljena v kislini. Kolikšna je bila potencialna energija elastične deformacije vzmeti?

83. Ponujamo dve možnosti za razlago dvižne sile balona, napolnjenega z vodikom. Po prvi - dvižni sili - Arhimedovi sili. Po drugem nastane dvižna sila zaradi razlike v pritisku na zgornji in spodnji del žoge. Kako se te razlage razlikujejo?

84. Pojasni, zakaj je izotermično raztezanje plina možno le, če mu je dovedena količina toplote?

85. Ali obstaja proces, pri katerem se vsa toplota, ki se prenese na delovno tekočino iz grelnika, spremeni v koristno delo?

86. Ali je mogoče vso notranjo energijo plina pretvoriti v mehansko delo?

87. Zakaj pri eksplozivnem zgorevanju gorljive mešanice močno pade izkoristek motorja z notranjim zgorevanjem?

88. Kako se bo spremenila temperatura v prostoru, če pustite vrata delujočega hladilnika odprta?

89. Ko se dvoatomski plin segreje, se njegova toplotna zmogljivost pri visokih temperaturah močno poveča z naknadnim upadom. Podobno odvisnost opazimo tudi pri poliatomskih plinih. Kako je to mogoče razložiti?

90. Določen plin prehaja iz stanja I v II, najprej po izohori, nato pa po izobari. V drugem primeru najprej vzdolž izobare, nato vzdolž izohore. Ali bo v obeh primerih opravljeno enako delo?

91. Zakaj se črpalka segreje pri napihovanju pnevmatike avtomobilskega kolesa?

92. Zakaj sta kovina in les enake temperature na dotik različno segreta?

93. Ali lahko zavreš vodo v papirnati skodelici?

94. Zakaj kapljice vode na vročem štedilniku »živijo« dlje kot na samo vroči?

95. Zakaj voda v kotličku "hrupi" preden zavre?

96. Zakaj voda hitreje zavre v posodi s pokrovom kot brez pokrova?

97. Ali se lahko balon v Zemljini atmosferi dvigne na neomejeno višino?

98. Kos ledu plava v posodi, do roba napolnjeni z vodo. Bo voda prelila, če se led stopi?

99. Zakaj lesen svinčnik lebdi vodoravno v vodi? Pojasni, zakaj bo plaval navpično, če je na enega od njegovih koncev pritrjena utež?

100. Enake svinčene kroglice spustimo v posode enakega volumna z vodo. V eni posodi temperatura vode 5°C, in v drugem 50°C. V kateri posodi bo žoga najhitreje dosegla dno?

testna vprašanja

21. Kaj je atom, molekula, ion?

22. Kaj imenujemo termodinamični sistem?

23. Kaj so parametri stanja?

24. Katero stanje termodinamičnega sistema imenujemo ravnotežno, neravnotežno?

25. Kaj je idealen plin?

26. Kaj je značilno za enačbo stanja?

27. Podajte definicijo Maxwellovega distribucijskega zakona.

28. Kaj je Boltzmannov zakon o porazdelitvi?

29. Kaj je značilno za najverjetnejšo hitrost?

30. Kakšna je aritmetična povprečna hitrost?

31. Kaj je toplota?

32. Definiraj prvi zakon termodinamike.

33. Katere izoprocese poznate?

34. Kaj je izotermni proces?

35. Kako izračunati delo plina izohoričnih in izobarnih procesov?

36. Podajte definicijo adiabatnega procesa.

37. Katere fizikalne parametre povezuje Mayerjeva enačba?

38. Kakšna je toplotna kapaciteta telesa, specifična in molarna toplotna kapaciteta?

39. Kaj pravi drugi zakon termodinamike?

40. Kako povečati izkoristek toplotnega motorja?

9.5 Toplotna zmogljivost

1) V prostoru, ki meri 6 * 5 * 3 m, je temperatura zraka 27 0 C pri tlaku 101 kPa. Ugotovite, koliko toplote je treba odvzeti temu zraku, da se njegova temperatura pri enakem tlaku zniža na 17 0 C.

Povprečna specifična toplotna kapaciteta zraka je 1,004 kJ/(kg·K). Predpostavlja se, da je masa zraka v prostoru konstantna. Odgovor: 1,06 MJ.

2) 17000 kJ toplote se odstrani iz dušika v jeklenki. Hkrati se njegova temperatura zniža z 800 na 200 0 C. Poiščite maso dušika v balonu. Odgovor: 34,6 kg.

3) V cevnem grelniku zraka se zrak segreva pri konstantnem tlaku od 10 do 90 0 C. Poiščite masni pretok zraka, ki prehaja skozi grelnik zraka, če se mu dovaja 210 MJ/h toplote.

Odgovor: 2610 kg/h.

4) Poiščite količino toplote, ki je potrebna za segrevanje pri konstantni prostornini 10 kg dušika od 200 0 C do 800 0 C. Odgovor: 4,91 MJ.

5) Poiščite povprečne izobarične in izohorične molarne toplotne kapacitete produktov zgorevanja goriva, ko so ohlajeni od 1100 do 300 0 C. Molarni deleži komponent teh produktov zgorevanja so naslednji: ; ; ; .

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

6) Poiščite povprečno specifično toplotno kapaciteto kisika pri konstantnem tlaku, ko temperatura naraste s 600 0 C na 2000 0 C.

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

7) Poiščite povprečno molsko izobarično toplotno kapaciteto ogljikovega dioksida, ko se njegova temperatura dvigne z 200 0 С na 1000 0 С.

Odgovor: 52,89 kJ / mol.

8) Zrak v jeklenki s prostornino 12,5 m 3 pri temperaturi 20 0 C in tlaku 1 MPa se segreje na temperaturo 180 0 C. Poiščite dovedeno toploto. Odgovor: 17,0 MJ.

9) Poiščite povprečne specifične izohorične in izobarične toplotne kapacitete kisika v temperaturnem območju 1200 ... 1800 0 С.

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

10) Poiščite povprečno molsko izohorično toplotno kapaciteto kisika, ko se segreje od 0 do 1000 0 C. Odgovor: 25,3 kJ / (kg K).

11) Temperatura zmesi, sestavljene iz dušika, težkega 3 kg, in kisika, ki tehta 2 kg, se zaradi dovajanja toplote pri konstantni prostornini dvigne od 100 do 1100 0 C. Določite količino dovedene toplote. Odgovor: 4,1 MJ.

12) Sestava produktov zgorevanja bencina v cilindru motorja v molih je naslednja: \u003d 71,25; =21,5; =488,3; =72,5. Temperatura teh plinov je 800 0 C, okolje 0 0 C. Določi delež toplotnih izgub z izpušnimi plini, če je kurilna vrednost bencina 43950 kJ/kg.

13) Mešanica plinov je sestavljena iz 2 kg ogljikovega dioksida, 1 kg dušika, 0,5 kg kisika. Poiščite povprečno molsko izobarično toplotno kapaciteto zmesi v temperaturnem območju 200 ... 800 0 C. Odgovor: 42,86 J / (mol K).

14) Poišči povprečne izobarične in izotermične molarne toplotne kapacitete produktov zgorevanja goriva, ko so ohlajeni od 1100 do 300 0 C. Molarni deleži komponent teh produktov zgorevanja so naslednji: = 0,09; =0,083; =0,069; =0,758. Odgovor: 32,3 J / (mol K); 27,0 J/(mol K).

15) Sestava izpušnih plinov motorja z notranjim zgorevanjem v molih je naslednja: \u003d 74,8; =68; =119; =853. Poiščite količino toplote, ki jo sprostijo ti plini, ko se njihova temperatura zniža s 380 na 20 0 C.

9.6 Termodinamični procesi plinov

1) Kakšno količino toplote je treba prenesti ogljikovemu dioksidu v jeklenki s prostornino 0,8 m 3 za povečanje tlaka z 0,1 na 0,5 MPa, ob predpostavki = 838 J / (kg K). Odgovor: 1,42 MJ.

2) Zrak v jeklenki s prostornino 100 litrov pri tlaku 0,3 MPa in temperaturi 15 0 C se dovaja s toploto v količini 148,8 kJ. Poiščite končno temperaturo in zračni tlak v balonu, če je specifična toplotna kapaciteta = 752 J/(kg·K). Odgovor: 560 0 С; 0,87 MPa.

3) Zrak v začetnih pogojih V 1 = 0,05 m 3, T 1 = 850 K in str\u003d 3 MPa se pri konstantnem tlaku razširi na prostornino V 2 = 0,1 m 3. Poiščite končno temperaturo, dovedeno toploto spremembe notranje energije in delo, opravljeno za spremembo prostornine. Odgovor: 1700 K; 619 kJ; 150 kJ; 469 kJ.

Zgradite procesne karte

Zgradite procesne karte, ki se pojavlja pri idealnem plinu, v koordinatah p, T in V, T. Masa plina je konstantna.

Zgradite procesne karte, ki se pojavlja pri idealnem plinu, v koordinatah p, T in p, V. Masa plina je konstantna.

Zgradite procesne karte, ki se pojavlja pri idealnem plinu, v koordinatah V, T in p, V. Masa plina je konstantna.

Zgradite procesne karte

Zgradite procesne karte, ki se pojavlja pri idealnem plinu, v koordinatah p, V in p, T. Masa plina je konstantna.

Zgradite procesne karte
Zgradite procesne karte, ki se pojavlja pri idealnem plinu, v koordinatah p, T in V, T. Masa plina je konstantna.

Zgradite procesne karte, ki se pojavlja pri idealnem plinu, v koordinatah p, V in T, V. Masa plina je konstantna.

Narišite grafe procesa, ki se zgodi z idealnim plinom v koordinatah p, T in V, T. Masa plina je konstantna.

Določite temperaturo idealnega plina v stanju 2, če sta stanje 2 in 4 na isti izotermi. Znani sta temperaturi T1 in T3 v stanju 1 in 3.

[µ §]
Idealni plin je bil zaporedno premeščen iz stanja 1 s temperaturo T1 v stanje 2 s temperaturo T2, nato pa v stanje 3 s temperaturo T3 in vrnjen v stanje 1. Poiščite temperaturo T3, če so se pojavili procesi spremembe stanja, kot je prikazano na sliki, in T1 in T2 sta znana.

Mol idealnega plina je vključen v toplotni proces 1 ЁC 2 ЁC 3 ЁC 4 ЁC 1, prikazan v p-V koordinatah. Nadaljevanja odsekov 1 ЁC 2 in 3 ЁC 4 potekata skozi izhodišče, krivulji 1 ЁC 4 in 2 ЁC 3 pa sta izotermi. Ta proces narišite v koordinatah V-T in poiščite prostornino V3, če sta znani prostornini V1 in V2 = V4.

[µ §]
en mol idealen plin, se prenesejo iz stanja 1 v stanje 2. Določite najvišjo temperaturo Tmax plina med tem postopkom.

20 g helija, zaprtega v cilindru pod batom, se neskončno počasi prenaša iz stanja s prostornino 32 litrov in tlakom 4 105 Pa v stanje s prostornino 9 litrov in tlakom 15,5 105 Pa. Kakšna je najvišja temperatura plina v tem procesu, če je na grafu odvisnosti tlaka plina od prostornine procesa prikazana z ravno črto?

[µ §]
Sprememba položaja idealnega plina s konstantno maso je prikazana na sliki. V točki 1 je temperatura plina T0. Določite temperaturo plina na točkah 2, 3, 4.

[T2=3T0; Т3=6Т0; Т4=2Т0]
P-V diagram prikazuje graf procesa ekspanzije plina, pri katerem plin prehaja iz stanja 1 s tlakom p0 in prostornino V0 v stanje 2 s tlakom p0/2 in prostornino 2V0. narišite ustrezen graf procesa na p-T in V-T diagramih.

2. Osnove termodinamike
a) notranja energija enoatomskega plina

µ § U ЁC notranja energija (J)

B) delo v termodinamiki

µ § A ЁC delo (J)

µ § µ § - sprememba glasnosti

µ § - sprememba temperature

B) prvi zakon termodinamike

µ § ДU ЁC sprememba notranje energije

µ § Q ЁC količina toplote

µ § - delo zunanjih sil na plin

µ § - delo plina proti zunanjim silam

D) učinkovitost toplotnega motorja

µ § h ЁC koeficient zmogljivosti (COP)

A ЁC delo, ki ga opravi motor

Q1 EC količino toplote prejeli od grelnika

µ § Q2 ЁC količino toplote prenesemo v hladilnik

µ § T1 ЁC temperatura grelca

T2 ЁC temperatura hladilnika

D) količina toplote

µ § Q ЁC količina toplote (J)

µ § Enačba toplotne bilance

Q1 EC količino toplote daje bolj segreto telo;

Q2 ЁC je količina toplote, ki jo prejme hladnejše telo.

Kolikšen volumen zavzema enoatomski idealni plin, če je pri normalnem atmosferskem tlaku njegova notranja energija 600 J?

Poiščite koncentracijo idealnih molekul plina v posodi s prostornino 2 litra pri temperaturi 27 ° C, če je njena notranja energija 300 J.

Kakšna masa vodika je pod batom v valjasti posodiče je plin pri segrevanju od 250 do 680 K pri stalnem pritisku na bat opravil delo, ki je enako 400 J?

Z izohoričnim hlajenjem se je notranja energija zmanjšala za 350 J. Kakšno delo je v tem primeru opravil plin? Koliko toplote je plin prenesel na okoliška telesa?

Kakšno delo je opravil enoatomski idealni plin in kako se je spremenila njegova notranja energija pri izobaričnem segrevanju plina v količini 2 mola na 50 K? Koliko toplote je plin prejel v procesu toplotne izmenjave?

Pri izobaričnem hlajenju za 100 K se je notranja energija enoatomskega idealnega plina zmanjšala za 1662 kJ. Kakšno delo je opravil plin in koliko toplote je prenesel na okoliška telesa?

[-1108 kJ; -2770 J]
Pri adiabatnem stiskanju plina je bilo opravljeno delo 200 J. Kako in za koliko se je v tem primeru spremenila notranja energija plina?

Pri adiabatnem procesu je plin opravil 150 J dela.Kako in za koliko se je spremenila njegova notranja energija?

[-150 J]
Kakšno delo bo opravil kisik z maso 320 g pri izobaričnem segrevanju 10 K?

Izračunajte povečanje notranje energije vodika z maso 2 kg s povečanjem njegove temperature za 10 K: 1) izohorično; 2) izobarni.

Prostornina kisika, ki tehta 160 g, katerega temperatura je 27 ° C, se je med izobarnim segrevanjem podvojila. Poiščite delo plina med raztezanjem, količino toplote, ki je prešla v segrevanje kisika, spremembo notranje energije.

Za izobarično segrevanje plina v količini 800 molov na 500 K mu je bila dana količina toplote 9,4 MJ. Določite delo plina in prirast njegove notranje energije.

Jeklenka s prostornino 1 liter vsebuje kisik pri tlaku 107 Pa in pri temperaturi 300 K. Plinu se dovaja količina toplote 8,35 kJ. Določite temperaturo in tlak plina po segrevanju.

Ko se na idealni plin prenese količina toplote 125 kJ, plin proti zunanjim silam opravi delo 50 kJ. Kolikšna je končna notranja energija plina, če je bila njegova energija pred dodajanjem količine toplote enaka 220 kJ?

Kisik, ki tehta 32 g, je v zaprti posodi pod tlakom 0,1 MPa pri temperaturi 17 0C. Po segrevanju se je tlak v posodi podvojil. Poiščite: 1) prostornino posode; 2) temperatura, na katero se segreje plin; 3) količino toplote, prenesene na plin.

Kakšna količina toplote je potrebna za izobarično povečanje prostornine molekularnega dušika, ki tehta 14 g in ima temperaturo 27 0C pred segrevanjem, za 2-krat?

Z adiabatnim raztezanjem zraka je bilo opravljenega dela 500 J. Kakšna je sprememba notranje energije zraka?

[-500 J]
Z adiabatnim stiskanjem zraka 8 molov helija v cilindru kompresorja je bilo opravljeno delo 1 kJ. Določite spremembo temperature plina.

Z adiabatnim raztezanjem 64 g kisika O2, ki je v normalnih pogojih, se je temperatura plina povečala za 2-krat. Poiščite: spremembo notranje energije; delo za razširitev plina.

[-11,3 kJ; 11,3 kJ]
Temperatura dušika, ki tehta 1,4 kg, je zaradi adiabatnega raztezanja padla za 20 0C. Kakšno delo opravi plin med ekspanzijo?

Molekularni kisik v normalnih pogojih zavzema prostornino 2 m3. Pri stiskanju plina brez izmenjave toplote z okoljem se izvede delo 50,5 kJ. Kakšna je končna temperatura kisika?

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

Zrak, ki tehta 87 kg, se segreje od 10 0C do 30 0C. Določite spremembo notranje energije zraka. Molarno maso zraka je treba vzeti za 2,910 -2 kg / mol, zrak pa je treba obravnavati kot dvoatomski (idealni) plin.

Poiščite spremembo notranje energije helija med izobarično ekspanzijo plina iz začetne prostornine 10 litrov na končno prostornino 15 litrov. Tlak plina 104 Pa.

Molekularni kisik je v posodi s prostornino 0,8 m 3 pod tlakom 105 Pa. Z izohoričnim hlajenjem se notranja energija plina zmanjša za 100 kJ. Kakšen je končni tlak kisika?

Ko pristaneta dve vesoljski plovili, sta njuna predelka med seboj povezana. Prostornina prvega oddelka je 12 m 3, drugega pa 20 m 3. Tlak in temperatura zraka v predelkih sta 0,98105 Pa oziroma 1,02105 Pa, 17 oC in 27 oC. Kakšen zračni tlak bo vzpostavljen v kombiniranem modulu? Kakšna bo temperatura zraka v njem?

Kolikšna je notranja energija 10 molov enoatomskega plina pri 27°C?

Koliko se spremeni notranja energija helija, ki tehta 200 g, ko se temperatura dvigne za 20 °C?

[pri 12,5 kJ]
Kolikšna je notranja energija helija, ki napolni balon s prostornino 60 m3 pri tlaku 100 kPa?

Dva mola idealnega plina se izotermično stisneta pri 300 K na polovico prvotne prostornine. Kakšno delo opravi plin? Na diagramu p, V kvalitativno opišite obravnavani proces.

[-3,46 kJ]
V nekem procesu je plin opravil delo, ki je enako 5 MJ, njegova notranja energija pa se je zmanjšala za 2 MJ. Koliko toplote se pri tem procesu prenese na plin?

Pri prenosu 300 J toplote na plin se je njegova notranja energija zmanjšala za 100 J. Kakšno delo je opravil plin?

0 molov enoatomskega idealnega plina se segreje na 50°C. Postopek je izobaren. Koliko toplote prejme plin?

Enoatomski idealni plin je od grelnika prejel 2 kJ toplotne energije. Koliko se je spremenila njegova notranja energija? Postopek je izobaren.

[pri 1200 J]
200 J toplote se prenese na plin in plin opravi 200 J dela proti zunanjim silam. Kakšna je sprememba notranje energije plina?

[na 50 kJ]
Za koliko se je spremenila notranja energija plina, ki je opravil delo 100 kJ in prejel količino toplote 135 kJ?

[pri 35 kJ]

Delo na plinu je bilo 25 kJ. Ali je plin v tem procesu prejel ali oddal toploto? Kakšna je pravzaprav količina toplote?

[-50 kJ]
Dušik, ki tehta 280 g, smo segreli pri konstantnem tlaku na 1000 C. Določite delo raztezanja.

Določite delo raztezanja 20 litrov plina pri izobaričnem segrevanju od 300 K do 393 K. Tlak plina je 80 kPa.

Pri izobaričnem segrevanju pri 159 K s plinom, katerega masa je 3,47 kg, je bilo opravljeno delo 144 k J. Poiščite molsko maso plina? Kaj je ta plin?

V cilindru pod batom je kisik. Definiraj njegova masa, če je znano, da je delo, opravljeno pri segrevanju kisika od 273 K na 473 K, 16 kJ. Ignorirajte trenje.

Za koliko se je spremenila notranja energija plina, če bi mu dali količino toplote 20 kJ in je bilo na njem opravljeno delo 30 kJ?

[na 50 kJ]
Opravljeno delo na plinu je bilo 75 kJ, njegova notranja energija pa se je povečala za 25 kJ. Ali je plin v tem procesu prejel ali oddal toploto? Kakšna je pravzaprav količina toplote?

Koliko toplote je treba prenesti plinu, da se njegova notranja energija poveča za 45 kJ in plin opravi delo za 65 kJ.

Za izobarično segrevanje plina s količino snovi 800 mol na 500 K mu je bila dana količina toplote 9,4 MJ. Določite delo plina in povečanje njegove notranje energije.

V cilindru pod batom je 1,25 kg zraka. Za segrevanje za 40 C pri konstantnem tlaku smo porabili 5 kJ toplote. Določite spremembo notranje energije zraka (M = 0,029 kg / mol).

Kakšno delo bo opravil plin, ki se širi pri konstantnem tlaku 3 atm. od prostornine 3 l do prostornine 18 l? Kakšno delo bo opravilo 6 kg zraka, ki se širi pri izobaričnem segrevanju od 5 do 150 C?

Balon pri konstantnem tlaku 1,2 105 Pa smo napihnili iz prostornine 1 litra na prostornino 3 litre. Kakšno delo je bilo opravljeno?

Pri adiabatnem stiskanju 5 g helija se izvede delo 249,3 J. Kolikšna je bila temperatura helija, če je bila začetna temperatura 293 K? Molarna masa helija je 4 10 ЁC3kg / mol.

Bat naložen, katerega masa je 50 kg, površina osnove pa 0,01 m2, se nahaja v jeklenki, v kateri se segreva plin. Bat se počasi dviga, prostornina plina pa se poveča za 2 litra. Izračunajte delo, ki ga opravi plin.

Za izobarično segrevanje 800 molov plina pri 500 K so mu povedali, da je količina toplote 9,4 MJ. Določite spremembo notranje energije plina.

Energija 60 J je bila porabljena za segrevanje plina, ki ga je spremljalo njegovo raztezanje pri konstantnem tlaku 3 x 104 Pa. Prostornina plina se je med segrevanjem povečala za 1,5 litra. Kako se je spremenila notranja energija plina?

En mol idealnega plina se izohorično prenese iz stanja 1 v stanje 2, medtem ko se je tlak zmanjšal za 1,5-krat. Nato smo plin izobarično segreli na začetno temperaturo 300 K. Kakšno delo je plin opravil zaradi opravljenih prehodov?

En mol idealnega plina zaključi zaprt proces, sestavljen iz dveh izohor in dveh izobar. Temperatura v točki 1 je enaka T1, v točki 3 je enaka C T3. Določite delo, ki ga opravi plin na cikel, če točki 2 in 4 ležita na isti izotermi.

En mol idealnega plina je v cilindru pod batom pri temperaturi T1. Plin pri konstantnem tlaku segrejemo na temperaturo T3. Nato se plin ohladi pri konstantnem tlaku, tako da se njegov volumen zmanjša na prvotno vrednost. Končno se plin pri konstantni prostornini vrne v prvotno stanje. Kakšno delo opravi plin v tem procesu?

Slika prikazuje dva zaprta procesa, ki se zgodita pri idealnem plinu: 1 ЁC 2 ЁC 3 ЁC 1 in 3 ЁC 2 ЁC 4 ЁC 3. V katerem od njih plin deluje?

[v teku 3 Q 2 Q 4 - 3]
Masa m idealen plin, ki je pri temperaturi, se izohorično ohladi, tako da tlak pade n-krat. Plin se nato širi pri konstantnem tlaku. V končnem stanju je njegova temperatura enaka začetni. Določite delo, ki ga opravi plin. Molska masa plina M.

[µ §]
Štirje moli idealnega plina zaključijo postopek, prikazan na sliki. Na katerem področju je delo plina največje? Kaj je to delo?

En mol idealnega plina zaključi postopek, prikazan na sliki. Poiščite delo, ki ga opravi plin na cikel.

Določite temperaturo vode, ugotovljeno po mešanju 39 litrov vode pri 20 °C in 21 litrov vode pri 60 °C.

Koliko litrov vode s temperaturo 95 °C je treba dodati 30 litrom vode pri 25 °C, da dobimo vodo s temperaturo 67 °C?

Kos kositra, segret na 507 K, spustimo v posodo, ki vsebuje 2,35 kg vode pri 20 °C; temperatura vode v posodi se je povečala za 15 K. Izračunaj maso kositra. Ignorirajte izhlapevanje vode.

Jekleni sveder, težak 0,090 kg, segret med kaljenjem na 840 °C, spustimo v posodo, v kateri je strojno olje pri 20 °C. Kateri količino olja, ki jo je treba vzeti tako da njegova končna temperatura ne preseže 70 °C?