Vikten av att undervisa i fysik i skolan. Gasmassan är konstant Ämne: Intern energi

Lektionens mål:

Pedagogisk:

1. Introducera begreppet intern energi,
2. Att avslöja den vetenskapliga ideologiska betydelsen av kroppens inre energi som summan av den kinetiska energin för molekylers rörelse och den potentiella energin av deras interaktion.
3. Introducera eleverna för två sätt att förändra inre energi,
4. Lär dig lösa kvalitetsproblem

Utvecklande:

Utveckla:

1. Förmåga att tillämpa kunskaper om teori i praktiken
2. Observation och oberoende
3. Att tänka på eleverna genom logiska lärandeaktiviteter

Pedagogisk:

Fortsätt bildandet av idéer om enheten och sammankopplingen av naturfenomen

Lektionsplanering:

1. Molekylär-kinetisk tolkning av begreppet inre energi i kroppen.
2. Härledning av formeln för den inre energin hos en idealgas
3. Sätt att förändra det inre och öka arbetet

Formulera hypoteser och dra slutsatser, lös kvalitativa problem

Lektionstyp:

Att lära sig nytt material.

Lektionsform: kombinerad.

Komplext metodstöd, multimediaprojektor, dator, duk.

Lär ut metoder.

1. Verbal.
2. Visuell.
3. Praktisk.

Under lektionerna

Ämne: Inre energi

1. Organisatoriskt ögonblick.

2. Att lära sig nytt material.

Inre energi. Intern energi av en ideal gas.

Från 8:an vet vi att inre energi är energin för rörelse och interaktion mellan partiklar (molekyler) som utgör kroppen.

Samtidigt utesluter vi kroppens mekaniska energi som en helhet (vi antar att kroppen är orörlig i en given referensram och den potentiella energin för dess interaktion med andra kroppar är lika med 0).

Således är vi bara intresserade av energin i molekylernas kaotiska rörelse och deras interaktion med varandra. Inre energi är en funktion av kroppens tillstånd, d.v.s. beror på temperatur och andra parametrar i systemet.

Intern energi betecknas - U.

Intern energi av en ideal gas.

Låt oss försöka beräkna den inre energin hos en idealgas. En idealgas är en modell av en mycket förtärnad gas där interaktionen mellan molekyler kan försummas, d.v.s. den inre energin hos en idealgas består endast av den kinetiska energin för molekylär rörelse, vilket är lätt att beräkna genom den genomsnittliga kinetiska energin för rörelse:

Vi känner redan till den genomsnittliga kinetiska energin för molekylär rörelse:

Denna formel gäller endast för en monoatomisk gas.

Om gasmolekylerna är diatomiska (molekylen ser ut som en hantel), kommer formeln att vara annorlunda:

Varför energin blivit större är lätt att förklara om faktum är att en diatomisk molekyl inte bara kan röra sig framåt, utan också rotera. Rotation, visar det sig, bidrar också till den genomsnittliga kinetiska energin hos molekylen.

Hur tar man hänsyn till bidraget till rotationsenergin hos molekyler?

Det visar sig att det är möjligt att bevisa satsen om ekvifördelningen av energi över frihetsgrader, som säger att för varje grad av rörelsefrihet för molekyler finns det i genomsnitt 1/2 kT energi.

Vad är frihetsgrader?

Typ av molekyl	Vilka rörelser av en molekyl är möjliga	antal frihetsgrader
monoatomisk gas	Vilken rörelse som helst kan representeras som summan av rörelser i tre oberoende riktningar: x, y, z, vi tar inte hänsyn till rotationen, så vi anser att molekylen är matt. punkt.	3 frihetsgrader
diatomisk gas	Förutom translationell rörelse kan en molekyl också rotera runt två axlar (vilken rotation som helst kan representeras som summan av rotationer runt två axlar). Vi tar inte hänsyn till rotationen kring axeln som passerar längs molekylen, så molekylerna överväger mattan. prickar. Vi tror att vibrationer av atomer i en molekyl inte förekommer.	3+2=5 frihetsgrader
Det finns tre eller fler atomer i en gasmolekyl.	Det finns translationell rörelse (3 frihetsgrader) och rotationer runt tre axlar är möjliga (3 frihetsgrader till). Det finns inga vibrationer av atomer.	3+3=6 frihetsgrader.

3. Lösa kvalitativa problem

Lösa kvalitetsproblem (kontroll)

1. Molekylärt syre har ett tryck på 805 Pa i ett kärl med en volym på 0,8 m3.

Med isokorisk kylning kommer gasens inre energi att minska med 100 kJ.

Vad är sluttrycket för syre.

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

Trycket sjunkit, P2 = P1 - P
i = 5 – antal frihetsgrader
U1 = 5/2 (plV); 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

Svar: p2 \u003d 5 104 Pa.

2. Bestäm vilket lufttryck som kommer att etableras i två rum med volymerna V 1 och V2 om en dörr öppnas mellan dem.

U= 1,25 x 106 J.

När man löser problem för tillämpningen av Clapeyron-Mendeleev-ekvationen, bör man inte glömma att denna ekvation beskriver tillståndet för en ideal gas. Dessutom måste man komma ihåg att alla fysiska storheter som används i detta avsnitt är av statistisk karaktär. Det är användbart, när man börjar lösa problem, att rita ett skissdiagram över processen, med lämpliga variabler längs koordinataxlarna.

Grundläggande lagar och formler

Mängd ämne	eller
Clapeyron-Mendeleev ekvation (ideal gastillståndsekvation)
Daltons lag
Molekylkoncentration
Ekvationen för den molekylära kinetiska teorin för gaser
Genomsnittlig kinetisk energi för en ideal gasmolekyl (intern energi)
Intern energi av ideal gasmassa
Mayers ekvation
Molär värmekapacitet och dess förhållande till specifika
Termodynamikens första lag
Arbetet med expansion av gaser i processerna:
adiabatisk
isotermisk
isobarisk
Poissons ekvation som relaterar gasparametrar i en adiabatisk process	;
entropiförändring
Termisk effektivitet Carnot cykel

Exempel på problemlösning

Exempel 4 Syremassa 320 g. värms vid konstant tryck från 300K innan 310K. Bestäm mängden värme som absorberas av gasen, förändringen i intern energi och gasens expansionsarbete.

Given: m=320g=0,32kg; Ti = 300 K; T2 =310 K

Att hitta: Q, ΔU, A

Lösning: Mängden värme som krävs för att värma gasen vid konstant tryck bestäms med hjälp av termodynamikens I-lag:

genom att ersätta numeriska värden och ta hänsyn till det får vi

Arbetet med gasexpansion i en isobar process:

(5)

och sedan subtrahera term för term (5) från (4), får vi:

och genom att ersätta (3) finner vi:

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

Svar: Q = 2910J; AU = 2080 J; A = 830J

Exempel 5. Hitta den genomsnittliga kinetiska energin för rotationsrörelsen för en syremolekyl vid en temperatur T=350K, samt den kinetiska energin för rotationsrörelsen för alla syremolekyler med en massa 4g.

Given: T=350K; m = 4g = 410-3 kg; M = 32 kg/kmol

Att hitta: b e vrñ 0; E kvadrat

Beslut: För varje frihetsgrad för en gasmolekyl finns samma medelenergi, där k- Boltzmanns konstant; Tär gasens absoluta temperatur. Sedan rotationsrörelsen hos en diatomisk molekyl O2 motsvarar två frihetsgrader, då blir medelenergin för en syremolekyls rotationsrörelse

var N A- Avogadros nummer; v = m/M- mängd ämne.

Genom att ersätta detta med (3) får vi N = N A m/M.

Nu byter vi ut detta till (2):

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

Ersätt de numeriska värdena, vi får:

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.

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

Exempel 6 Hur kommer entropin att förändras? 2g väte upptar volym 40 l vid en temperatur 270K om trycket fördubblas vid konstant temperatur, och sedan höjs temperaturen till 320K vid konstant volym.

Given: m=2g=210-3 kg; M=2 kg/kmol; V \u003d 40l \u003d 4 10 -2 m 3.

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

Att hitta: Δ S

Beslut: Förändringen i entropi bestäms av formeln:

var dQär mängden värme som genereras i processen.

Förändringen i entropi enligt tillståndet sker på grund av två processer:

1) isotermisk och 2) isokorisk. Sedan:

Mängd värme dQ 1 och dQ 2 vi finner från termodynamikens 1:a lag för dessa processer:

1) dQi =PdV(därför att dT=0 för T=konst)

P finner vi från Clapeyron-Mendelejev ekvationen:

Sedan och

därför att på T=konst, P 1 V 1 \u003d P 2 V 2

2) (därför att dV=0 och dA=0 på V=konst)

och

;

Genom att ersätta numeriska värden får vi:

Svar: Δ S = -2,27 J/K

Uppgifter för självständig lösning

51. I en container med en kapacitet 10 l det finns tryckluft vid en temperatur på 27°C. Efter att en del av luften släppts ut sjönk trycket 2 10 5 Pa. Bestäm massan av utsläppt luft. Processen anses isotermisk.

52. Vilken volym tar blandningen under normala förhållanden 4 kg helium och 4 kg kväve?

53. I ett kärl som har formen av en sfär, vars radie 0,2 m, vara 80 g kväve. Till vilken temperatur kan ett kärl värmas om dess väggar tål tryck 7 10 5 Pa.

54. Vid 27°C och tryck 12 10 5 Pa densiteten hos en blandning av väte och kväve 10 g/dm 3. Bestäm blandningens molära massa.

55. I en container med kapacitet 5 l vara 2 kg väte och 1 kg syre. Bestäm blandningstrycket om den omgivande temperaturen är 7°C.

56. Idealiskt gastryck 2 MPa, koncentration av molekyler 2 10 3 cm -3. Bestäm den genomsnittliga kinetiska energin för en molekyls translationsrörelse och gasens temperatur.

57. Bestäm den genomsnittliga kinetiska energin för rotationsrörelsen för en molekyl av en diatomisk gas om den totala kinetiska energin för molekylerna i 1 kmol denna gas 6,02J.

58. Hitta den genomsnittliga kinetiska energin för rotationsrörelsen för alla molekyler som ingår i 0,25 g väte vid 27°C.

59. Bestäm koncentrationen av idealgasmolekyler vid temperatur 350 000 och tryck 1,0 MPa.

60. Bestäm temperaturen för en idealgas om den genomsnittliga kinetiska energin för dess molekylers translationella rörelse 2,8 10 -19 J.

61. Hitta ökningen av inre energi och expansionsarbetet 30 g väte vid konstant tryck om dess volym har ökat fem gånger. Initial temperatur 270K.

62. Kvävemassa 1 kg, som är vid en temperatur 300K komprimera: a) isotermiskt; b) adiabatiskt, ökning av trycket tiofaldigt. Bestäm det arbete som spenderas på kompression i båda fallen. Hur mycket värme ska rapporteras 1 mol syre för att göra jobbet 10J: a) i en isoterm process; b) med isobar?

63. Bestäm hur mycket värme som måste tillföras koldioxid med en massa 440 g för att värma upp den 10K: a) isokorisk, b) isobarisk.

64. Vid uppvärmning 0,5 kmol kväve har överförts 1000J värme. Bestäm expansionsarbetet vid konstant tryck.

65. Gas upptar en volym 10 l under press 0,5 MPa, värmdes isobariskt från 323K innan 473K. Hitta arbetet med att expandera gasen.

66. Gas upptar en volym 12l under press 0,2 MPa. Bestäm det arbete som gasen utför om den värms isobariskt från 300K innan 348K.

67. Hitta arbetet och förändringen i intern energi med en adiabatisk expansion på 0,5 kg luft om dess volym ökas fem gånger. Initial temperatur 17°C.

68. Bestäm mängden värme som rapporteras 14g kväve om det värmdes isobariskt från 37°C innan 187°C.. Vilket arbete kommer han att göra och hur kommer hans inre energi att förändras?

69. Hur många gånger kommer volymen att öka 2 mol väte under isotermisk expansion vid en temperatur 27°C, om värmen förbrukades 8kJ.

70. Bestäm gasens molära massa, om under isokorisk uppvärmning med 10°C 20 g gas kommer att krävas 680J värme och vid isobarisk 1050J.

71. Vad är förändringen i entropi 10 g luft under isokorisk uppvärmning från 250 000 innan 800K?

72. Med den isobariska expansionen av väte med en massa 20 g dess volym har tredubblats. Bestäm förändringen i entropin av väte under denna process.

73. Med isokorisk uppvärmning 480 g syretrycket ökade 5 en gång. Hitta förändringen i entropin i denna process.

74. Volym helium, massa 1 kg, ökat i 4 gånger: a) isotermiskt b) adiabatiskt. Vad är entropiförändringen i dessa processer?

75. Hitta förändringen i entropi vid upphettning 1 kg vatten från 0°C innan 100°C och sedan förvandla det till ånga vid samma temperatur.

76. Hur kommer entropin att förändras under isotermisk expansion 0,1 kg syre, om volymen ändras från 5 l innan 10 l?

77. Bestäm förändringen i entropi under isobarisk uppvärmning 0,1 kg kväve från 17 °С innan 97°C .

78. Is vid en temperatur -30°С, förvandlas till ånga. Bestäm förändringen i entropi i denna process.

79. Vad är förändringen i entropin 10 g luft under isobarisk expansion från 3l innan 8l.

1. Vad är förändringen i entropi 20 g luft under isobarisk kylning från 300K innan 250 000?

Kvalitativa uppgifter

81. Gasvolymen reducerades in 3 gånger, och temperaturen höjdes med 2 gånger. Hur mycket ökade gastrycket med? Anse att gasen är idealisk.

82. En komprimerad fjäder löstes i syra. Vilken var den potentiella energin för elastisk deformation av fjädern?

83. Vi erbjuder två alternativ för att förklara lyftkraften hos en ballong fylld med väte. Enligt den första - lyftkraften - Archimedes kraft. Enligt den andra uppstår lyftkraften på grund av skillnaden i tryck på bollens övre och nedre delar. Hur skiljer sig dessa förklaringar?

84. Förklara varför isotermisk expansion av en gas endast är möjlig när en mängd värme tillförs den?

85. Finns det en process där all värme som överförs till arbetsvätskan från värmaren förvandlas till nyttigt arbete?

86. Kan all inre energi i en gas omvandlas till mekaniskt arbete?

87. Varför sjunker effektiviteten hos en förbränningsmotor kraftigt under den explosiva förbränningen av en brännbar blandning?

88. Hur kommer temperaturen i rummet att förändras om dörren till ett fungerande kylskåp lämnas öppen?

89. När en diatomisk gas värms upp ökar dess värmekapacitet vid höga temperaturer kraftigt med en efterföljande minskning. Ett liknande beroende observeras också för polyatomära gaser. Hur kan detta förklaras?

90. En viss gas passerar från tillstånd I till II, först längs isokoren och sedan längs isobaren. I ett annat fall, först längs isobaren, sedan längs isokoren. Kommer samma arbete att utföras i båda fallen?

91. Varför blir pumpen varm vid pumpning av ett bilhjul?

92. Varför känns metall och trä med samma temperatur olika upphettade vid beröring?

93. Kan man koka vatten i en pappersmugg?

94. Varför "lever" vattendroppar på en varm spis längre än på bara en varm?

95. Varför "ljuder" vattnet i vattenkokaren innan det kokar?

96. Varför kokar vatten snabbare i ett kärl med lock än utan lock?

97. Kan en ballong i jordens atmosfär stiga till en obegränsad höjd?

98. En isbit flyter i ett kärl fyllt till brädden med vatten. Kommer vattnet att svämma över om isen smälter?

99. Varför flyter en träpenna horisontellt i vatten? Förklara varför den kommer att flyta vertikalt om en vikt är fäst vid en av dess ändar?

100. Identiska blykulor sänks ner i kärl med lika volym som vatten. I ett kärl, temperaturen på vattnet 5°C, och i den andra 50°C. I vilket fartyg når bollen botten snabbast?

testfrågor

21. Vad är en atom, molekyl, jon?

22. Vad kallas ett termodynamiskt system?

23. Vad är tillståndsparametrar?

24. Vilket tillstånd i ett termodynamiskt system kallas jämvikt, icke-jämvikt?

25. Vad är en idealgas?

26. Vad kännetecknar tillståndsekvationen?

27. Ge definitionen av Maxwells distributionslag.

28. Vad är Boltzmanns distributionslag?

29. Vad kännetecknar den mest sannolika hastigheten?

30. Vad är den aritmetiska medelhastigheten?

31. Vad är värme?

32. Definiera termodynamikens första lag.

33. Vilka isoprocesser känner du till?

34. Vad är en isoterm process?

35. Hur beräknar man gasarbetet för isokoriska och isobariska processer?

36. Ge definitionen av en adiabatisk process.

37. Vilka fysiska parametrar är kopplade till Mayers ekvation?

38. Vad är värmekapaciteten hos en kropp, specifik och molär värmekapacitet?

39. Vad säger termodynamikens andra lag?

40. Hur ökar man effektiviteten hos en värmemotor?

9.5 Värmekapacitet

1) I ett rum som mäter 6 * 5 * 3 m är lufttemperaturen 27 0 C vid ett tryck på 101 kPa. Ta reda på hur mycket värme som måste avlägsnas från denna luft för att sänka dess temperatur till 17 0 C vid samma tryck.

Den genomsnittliga specifika värmekapaciteten för luft är 1,004 kJ/(kg·K). Luftmassan i rummet antas vara konstant. Svar: 1,06 MJ.

2) 17000 kJ värme avlägsnas från kvävet som finns i cylindern. Samtidigt sjunker dess temperatur från 800 till 200 0 C. Hitta massan av kväve som finns i ballongen. Svar: 34,6 kg.

3) I en rörformad luftvärmare värms luften upp med ett konstant tryck från 10 till 90 0 C. Hitta massflödet av luft som passerar genom luftvärmaren om den tillförs 210 MJ/h värme.

Svar: 2610 kg/h.

4) Hitta mängden värme som krävs för att värma vid en konstant volym av 10 kg kväve från 200 0 C till 800 0 C. Svar: 4,91 MJ.

5) Hitta den genomsnittliga isobariska och isokoriska molära värmekapaciteten för bränsleförbränningsprodukterna när de kyls från 1100 till 300 0 C. Molfraktionerna av komponenterna i dessa förbränningsprodukter är följande: ; ; ; .

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

6) Hitta den genomsnittliga specifika värmekapaciteten för syre vid konstant tryck när temperaturen stiger från 600 0 C till 2 000 0 C.

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

7) Hitta den genomsnittliga molära isobariska värmekapaciteten för koldioxid när dess temperatur stiger från 200 0 С till 1 000 0 С.

Svar: 52,89 kJ/mol.

8) Luften som finns i en cylinder med en kapacitet på 12,5 m 3 vid en temperatur av 20 0 C och ett tryck på 1 MPa värms upp till en temperatur av 180 0 C. Hitta den tillförda värmen. Svar: 17,0 MJ.

9) Hitta den genomsnittliga specifika isokoriska och isobariska värmekapaciteten för syre i temperaturområdet 1200 ... 1800 0 С.

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

10) Hitta den genomsnittliga molära isokoriska värmekapaciteten för syre när det värms upp från 0 till 1000 0 C. Svar: 25,3 kJ / (kg K).

11) Temperaturen på en blandning bestående av kväve som väger 3 kg och syre som väger 2 kg som ett resultat av tillförseln av värme till den vid en konstant volym stiger från 100 till 1100 0 C. Bestäm mängden värme som tillförs. Svar: 4,1 MJ.

12) Sammansättningen av förbränningsprodukterna av bensin i motorcylindern i mol är följande: \u003d 71,25; =21,5; =488,3; =72,5. Temperaturen på dessa gaser är 800 0 C, miljön är 0 0 C. Bestäm andelen värmeförluster med avgaser om värmevärdet för bensin är 43950 kJ / kg.

13) Gasblandningen består av 2 kg koldioxid, 1 kg kväve, 0,5 kg syre. Hitta den genomsnittliga molära isobariska värmekapaciteten för blandningen i temperaturområdet 200 ... 800 0 C. Svar: 42,86 J / (mol K).

14) Hitta den genomsnittliga isobariska och isotermiska molära värmekapaciteten för bränsleförbränningsprodukterna när de kyls från 1100 till 300 0 C. Molfraktionerna av komponenterna i dessa förbränningsprodukter är följande: = 0,09; =0,083; =0,069; =0,758. Svar: 32,3 J / (mol K); 27,0 J/(mol K).

15) Sammansättningen av förbränningsmotorns avgaser i mol är följande: \u003d 74,8; =68; =119; =853. Ta reda på mängden värme som frigörs av dessa gaser när deras temperatur sänks från 380 till 20 0 C.

9.6 Termodynamiska processer av gaser

1) Vilken mängd värme måste tillföras koldioxid som finns i en cylinder med en kapacitet på 0,8 m 3 för att öka trycket från 0,1 till 0,5 MPa, under antagande av = 838 J / (kg K). Svar: 1,42 MJ.

2) Luft i en cylinder med en kapacitet på 100 liter vid ett tryck på 0,3 MPa och en temperatur på 15 0 C tillförs värme i mängden 148,8 kJ. Hitta den slutliga temperaturen och lufttrycket i ballongen om den specifika värmekapaciteten = 752 J/(kg·K). Svar: 560 0 С; 0,87 MPa.

3) Luft under initiala förhållanden V 1 \u003d 0,05 m 3, T 1 \u003d 850 K och sid\u003d 3 MPa expanderar vid konstant tryck till en volym av V 2 \u003d 0,1 m 3. Ta reda på den slutliga temperaturen, den tillförda värmen för förändring i intern energi och arbetet som gjorts för att ändra volymen. Svar: 1700 K; 619 kJ; 150 kJ; 469 kJ.

Bygga processdiagram

Bygga processdiagram, som förekommer med en idealgas, i koordinaterna p, T och V, T. Gasens massa är konstant.

Bygga processdiagram, som förekommer med en idealgas, i koordinaterna p, T och p, V. Gasens massa är konstant.

Bygga processdiagram, som förekommer med en idealgas, i koordinaterna V, T och p, V. Gasens massa är konstant.

Bygga processdiagram

Bygga processdiagram, som förekommer med en idealgas, i koordinaterna p, V och p, T. Gasens massa är konstant.

Bygga processdiagram
Bygga processdiagram, som förekommer med en idealgas, i koordinaterna p, T och V, T. Gasens massa är konstant.

Bygga processdiagram, som förekommer med en idealgas, i koordinaterna p, V och T, V. Gasens massa är konstant.

Rita grafer över processen som sker med en idealgas i koordinaterna p, T och V, T. Gasens massa är konstant.

Bestäm temperaturen för en idealgas i tillstånd 2 om tillstånd 2 och 4 ligger på samma isoterm. Temperaturerna T1 och T3 i tillstånden 1 och 3 är kända.

[µ §]
Den ideala gasen överfördes sekventiellt från tillstånd 1 med temperatur T1 till tillstånd 2 med temperatur T2, och sedan till tillstånd 3 med temperatur T3 och återgick till tillstånd 1. Hitta temperaturen T3 om tillståndsändringsprocesserna inträffade som visas i figuren, och T1 och T2 är kända.

En mol av en idealgas är involverad i den termiska processen 1 ЁC 2 ЁC 3 ЁC 4 ЁC 1, avbildad i p-V-koordinater. Fortsättningar av linjesegmenten 1 ЁC 2 och 3 ЁC 4 passerar genom origo, och kurvorna 1 ЁC 4 och 2 ЁC 3 är isotermer. Rita denna process i V-T-koordinater och hitta volym V3 om volymerna V1 och V2 = V4 är kända.

[µ §]
en mullvad idealisk gas, överförs från tillstånd 1 till tillstånd 2. Bestäm gasens maximala temperatur Tmax under denna process.

20 g helium inneslutet i en cylinder under kolven överförs oändligt långsamt från ett tillstånd med en volym på 32 liter och ett tryck på 4 105 Pa till ett tillstånd med en volym på 9 liter och ett tryck på 15,5 105 Pa. Vilken är den högsta temperaturen gas i denna process, om på grafen av beroendet av gastryck på volymen av processen avbildas med en rät linje?

[µ §]
Förändringen i ställningen för en idealgas med konstant massa visas i figuren. Vid punkt 1, gastemperaturen T0. Bestäm gastemperaturen vid punkterna 2, 3, 4.

[T2=3TO; Т3=6Т0; Т4=2Т0]
P-V-diagrammet visar en graf över gasexpansionsprocessen, där gasen går från tillstånd 1 med tryck p0 och volym V0 till tillstånd 2 med tryck p0/2 och volym 2V0. rita motsvarande processgraf på p-T- och V-T-diagrammen.

2. Termodynamikens grunder
a) inre energi hos en monoatomisk gas

µ § U ЁC intern energi (J)

B) arbeta i termodynamik

µ § A ЁC arbete (J)

µ § µ § - volymförändring

µ § - temperaturförändring

B) termodynamikens första lag

µ § ДU ЁC förändring i intern energi

µ § Q ЁC mängd värme

µ § - arbete av yttre krafter på gas

µ § - gasarbete mot yttre krafter

D) effektiviteten hos en värmemotor

µ § h ЁC prestandakoefficient (COP)

A ЁC det arbete som utförs av motorn

Q1 EC mängd värme mottas från värmaren

µ § Q2 ЁC mängd värmeöverförs till kylen

µ § T1 ЁC värmarens temperatur

Т2 ЁC kylskåpstemperatur

D) mängden värme

µ § Q ЁC värmemängd (J)

µ § Värmebalansekvation

Q1 EC mängd värme ges av en mer upphettad kropp;

Q2 ЁC är mängden värme som tas emot av en kallare kropp.

Vilken volym upptas av en monoatomisk idealgas om dess inre energi är 600 J vid normalt atmosfärstryck?

Hitta koncentrationen av ideala gasmolekyler i ett kärl med en kapacitet på 2 liter vid en temperatur på 27 ° C, om dess inre energi är 300 J.

Vilken massa väte finns under kolven i ett cylindriskt kärl om gasen, vid uppvärmning från 250 till 680 K vid ett konstant tryck på kolven, utförde arbete lika med 400 J?

Med isokorisk kylning minskade den inre energin med 350 J. Vilket arbete gjorde gasen i detta fall? Hur mycket värme överfördes av gasen till de omgivande kropparna?

Vilket arbete utförde en monoatomisk idealgas och hur förändrades dess inre energi under isobarisk uppvärmning av gasen i en mängd av 2 mol per 50 K? Hur mycket värme togs emot av gasen under värmeväxlingsprocessen?

Med isobarisk kylning med 100 K minskade den inre energin hos en monoatomisk idealgas med 1662 kJ. Vilket arbete utfördes av gasen och hur mycket värme överfördes av den till de omgivande kropparna?

[-1108 kJ; -2770 J]
Vid adiabatisk kompression av gasen utfördes arbete på 200 J. Hur och hur mycket förändrades gasens inre energi i detta fall?

Under den adiabatiska processen utfördes 150 J arbete av gasen Hur och hur mycket förändrades dess inre energi?

[-150 J]
Vilket arbete kommer att utföras av syre med en massa på 320 g under isobarisk uppvärmning av 10 K?

Beräkna ökningen av den inre energin hos väte med en massa på 2 kg med en ökning av dess temperatur med 10 K: 1) isokorisk; 2) isobarisk.

Volymen syre som väger 160 g, vars temperatur är 27 ° C, fördubblades under isobarisk uppvärmning. Ta reda på gasens arbete under expansion, mängden värme som gick till uppvärmning av syre, förändringen i inre energi.

För isobarisk uppvärmning av en gas i en mängd av 800 mol per 500 K fick han en värmemängd på 9,4 MJ. Bestäm gasens arbete och ökningen av dess inre energi.

En cylinder med en kapacitet på 1 liter innehåller syre vid ett tryck av 107 Pa och vid en temperatur av 300 K. En värmemängd på 8,35 kJ tillförs gasen. Bestäm gasens temperatur och tryck efter uppvärmning.

När en värmemängd på 125 kJ appliceras på en idealgas, fungerar gasen 50 kJ mot yttre krafter. Vad är den slutliga inre energin för gasen om dess energi före tillsats av värmemängden var lika med 220 kJ?

Syre som väger 32 g är i ett slutet kärl under ett tryck av 0,1 MPa vid en temperatur av 17 0C. Efter uppvärmning fördubblades trycket i kärlet. Hitta: 1) kärlets volym; 2) temperaturen till vilken gasen värms upp; 3) mängden värme som tillförs gasen.

Vilken mängd värme krävs för en isobarisk ökning av volymen av molekylärt kväve som väger 14 g, med en temperatur på 27 0C före uppvärmning, 2 gånger?

Med den adiabatiska expansionen av luft gjordes 500 J arbete. Vad är förändringen i luftens inre energi?

[-500 J]
Med en adiabatisk luftkompression av 8 mol helium i kompressorcylindern utfördes arbete på 1 kJ. Bestäm förändringen i gastemperaturen.

Med den adiabatiska expansionen av 64 g syre O2, vilket är under normala förhållanden, ökade gasens temperatur med en faktor 2. Hitta: förändring i inre energi; gasexpansionsarbete.

[-11,3 kJ; 11,3 kJ]
Temperaturen på kväve som vägde 1,4 kg som ett resultat av adiabatisk expansion sjönk med 20 0C. Vad gör gasen för arbete under expansion?

Molekylärt syre upptar en volym på 2 m3 under normala förhållanden. När gas komprimeras utan värmeväxling med omgivningen utförs arbete på 50,5 kJ. Vad är sluttemperaturen för syre?

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

Luft som väger 87 kg värms upp från 10 0C till 30 0C. Bestäm förändringen i luftens inre energi. Den molära massan av luft bör tas lika med 2,910 -2 kg / mol, och luft bör betraktas som en diatomisk (ideal) gas.

Hitta förändringen i heliums inre energi under den isobariska expansionen av gasen från en initial volym på 10 liter till en slutlig volym på 15 liter. Gastryck 104 Pa.

Molekylärt syre står under ett tryck på 105 Pa i ett kärl med en volym på 0,8 m 3. Vid isokorisk kylning minskar gasens inre energi med 100 kJ. Vilket är det slutliga syretrycket?

När två rymdskepp dockar är deras fack sammankopplade. Det första fackets volym är 12 m 3, det andra är 20 m 3. Trycket och lufttemperaturen i avdelningarna är 0,98105 Pa respektive 1,02105 Pa, 17 oC och 27 oC. Vilket lufttryck kommer att etableras i den kombinerade modulen? Vad blir lufttemperaturen i den?

Vad är den inre energin för 10 mol av en monoatomisk gas vid 27°C?

Hur mycket förändras den inre energin hos helium som väger 200 g med en temperaturökning med 20 °C?

[vid 12,5 kJ]
Vad är den inre energin hos helium som fyller en ballong med en volym på 60 m3 vid ett tryck på 100 kPa?

Två mol av en idealgas komprimeras isotermiskt vid 300 K till halva sin ursprungliga volym. Vilket arbete utförs av gasen? Skildra kvalitativt den övervägda processen på diagrammet p, V.

[-3,46 kJ]
I någon process har gasen gjort arbete lika med 5 MJ och dess inre energi har minskat med 2 MJ. Hur mycket värme överförs till gasen i denna process?

När 300 J värme överfördes till gasen minskade dess inre energi med 100 J. Vilket arbete gjorde gasen?

0 mol av en monoatomisk idealgas upphettas till 50°C. Processen är isobarisk. Hur mycket värme tas emot av gasen?

En monoatomisk idealgas fick 2 kJ termisk energi från värmaren. Hur mycket har hans inre energi förändrats? Processen är isobarisk.

[vid 1200 J]
200 J värme överförs till gasen och gasen gör 200 J arbete mot yttre krafter. Vad är förändringen i gasens inre energi?

[per 50 kJ]
Hur mycket har den inre energin hos gasen förändrats, vilket gjorde arbetet med 100 kJ, och tog emot mängden värme 135 kJ?

[vid 35 kJ]

Arbetet med gasen var 25 kJ. Mottog eller avgav gasen värme i denna process? Vad exakt är mängden värme?

[-50 kJ]
Kväve som vägde 280 g värmdes vid konstant tryck till 1000 C. Bestäm expansionsarbetet.

Bestäm expansionsarbetet för 20 liter gas under isobarisk uppvärmning från 300 K till 393 K. Gastrycket är 80 kPa.

Med isobarisk uppvärmning vid 159 K av en gas vars massa är 3,47 kg utfördes arbete 144 k J. Hitta gasens molära massa? Vad är det för gas?

Det finns syre i cylindern under kolven. Definiera dess massa, om det är känt att arbetet som utförs när syre värms upp från 273 K till 473 K är 16 kJ. Ignorera friktion.

Hur mycket förändrades gasens inre energi om den fick en värmemängd på 20 kJ och 30 kJ arbete utfördes på den?

[per 50 kJ]
Arbetet med gasen var 75 kJ medan dess inre energi ökade med 25 kJ. Mottog eller avgav gasen värme i denna process? Vad exakt är mängden värme?

Hur mycket värme måste överföras till gasen så att dess inre energi ökar med 45 kJ och gasen gör arbete med 65 kJ.

För isobarisk uppvärmning av en gas med en substansmängd på 800 mol per 500 K fick han en värmemängd på 9,4 MJ. Bestäm gasens arbete och ökningen av dess inre energi.

Det finns 1,25 kg luft i cylindern under kolven. För att värma den med 40 C vid konstant tryck förbrukades 5 kJ värme. Bestäm förändringen i luftens inre energi (M = 0,029 kg / mol).

Vilket arbete kommer att göras av gasen, expanderar vid ett konstant tryck på 3 atm. från en volym på 3 l till en volym av 18 l? Vilket arbete kommer att utföras genom att 6 kg luft expanderar under isobarisk uppvärmning från 5 till 150 C?

En ballong vid ett konstant tryck av 1,2 105 Pa blåstes upp från en volym av 1 liter till en volym av 3 liter. Vad gjordes för arbete?

Med en adiabatisk kompression av 5 g helium utförs arbete på 249,3 J. Vad var temperaturen på helium om den initiala temperaturen var 293 K? Den molära massan av helium är 4 10 ЁC3kg / mol.

Kolv lastad, vars massa är 50 kg, och basytan är 0,01 m2, ligger i en cylinder där gasen värms upp. Kolven stiger långsamt och gasvolymen ökar med 2 liter. Beräkna det arbete som gasen utför.

För isobarisk uppvärmning av 800 mol gas vid 500 K fick han veta att värmemängden var 9,4 MJ. Bestäm förändringen i gasens inre energi.

Energin på 60 J användes för att värma gasen, åtföljd av dess expansion vid ett konstant tryck på 3 x 104 Pa. Gasens volym ökade med 1,5 liter under uppvärmningen. Hur har gasens inre energi förändrats?

En mol av en idealgas överförs isokoriskt från tillstånd 1 till tillstånd 2, medan trycket minskade med 1,5 gånger. Därefter värmdes gasen isobariskt till utgångstemperaturen 300 K. Vilket arbete gjorde gasen till följd av de gjorda övergångarna?

En mol av en idealgas fullbordar en sluten process som består av två isokorer och två isobarer. Temperaturen vid punkt 1 är lika med T1, vid punkt 3 är den lika med C T3. Bestäm gasens arbete per cykel om punkterna 2 och 4 ligger på samma isoterm.

En mol idealgas finns i cylindern under kolven vid temperatur T1. Gasen vid konstant tryck upphettas till en temperatur T3. Därefter kyls gasen vid konstant tryck så att dess volym reduceras till sitt ursprungliga värde. Slutligen, vid en konstant volym, återförs gasen till sitt ursprungliga tillstånd. Vad gör gasen för arbete i denna process?

Figuren visar två slutna processer som sker med en idealgas: 1 ЁC 2 ЁC 3 ЁC 1 och 3 ЁC 2 ЁC 4 ЁC 3. I vilken av dem fungerar gasen?

[pågår 3 Q 2 Q 4 - 3]
Mässa m idealisk gas, som har en temperatur, kyls isokoriskt så att trycket sjunker n gånger. Gasen expanderar sedan vid konstant tryck. I sluttillståndet är dess temperatur lika med den initiala. Bestäm det arbete som gasen utför. Molar massa av gas M.

[µ §]
Fyra mol av en idealgas fullbordar processen som visas i figuren. I vilket område är gasarbetet maximalt? Vad är detta för jobb?

En mol av en idealgas fullbordar processen som visas i figuren. Hitta det arbete som gasen utför per cykel.

Bestäm temperaturen på vattnet som fastställts efter blandning av 39 liter vatten vid 20 °C och 21 liter vatten vid 60 °C.

Hur många liter vatten vid 95 °C måste tillsättas 30 liter vatten vid 25 °C för att få vatten med en temperatur på 67 °C?

En tennbit uppvärmd till 507 K släpps ut i ett kärl som innehåller 2,35 kg vatten vid 20 °C; temperaturen på vattnet i kärlet ökade med 15 K. Beräkna massan av tenn. Ignorera avdunstning av vatten.

En stålborr som väger 0,090 kg, uppvärmd under härdning till 840 °C, sänks ner i ett kärl innehållande maskinolja vid 20 °C. Som mängd olja att ta så att dess sluttemperatur inte överstiger 70 °C?