-->
|
|
|
Ãëàâíàÿ >> Ìîëåêóëÿðíàÿ ôèçèêà. Òåðìîäèíàìèêà. Ôèçèêà 10 êë. Ìÿêèøåâ |
|
Ãëàâà 3. Òåìïåðàòóðà. Ãàçîâûå çàêîíû Óïðàæíåíèå 21. Âû íàäóëè ùåêè. Ïðè ýòîì è äàâëåíèå, è îáúåì âîçäóõà âî ðòó óâåëè÷èâàþòñÿ. Êàê ýòî ñîãëàñóåòñÿ ñ çàêîíîì Áîéëÿ— Ìàðèîòòà? 2. ×òîáû èçìåðèòü òåìïåðàòóðó ÷åëîâå÷åñêîãî òåëà, ïðèõîäèòñÿ äåðæàòü òåðìîìåòð ïîä ìûøêîé â òå÷åíèå 5—8 ìèí.  òî æå âðåìÿ ñòðÿõíóòü åãî ìîæíî ïðàêòè÷åñêè ñðàçó ïîñëå èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû. Ïî÷åìó? 3. Óçêàÿ âåðòèêàëüíàÿ òðóáêà äëèíîé L, çàêðûòàÿ ñ îäíîãî êîíöà, ñîäåðæèò âîçäóõ, îòäåëåííûé îò íàðóæíîãî âîçäóõà ñòîëáèêîì ðòóòè äëèíîé h. Ïëîòíîñòü ðòóòè ðàâíà ρ. Òðóáêà ðàñïîëîæåíà îòêðûòûì êîíöîì ââåðõ. Êàêîâà áûëà äëèíà l ñòîëáèêà âîçäóõà â òðóáêå, åñëè ïðè ïåðåâåðòûâàíèè òðóáêè îòêðûòûì êîíöîì âíèç èç òðóáêè âûëèëàñü ïîëîâèíà ðòóòè? Àòìîñôåðíîå äàâëåíèå ðàâíî ð0. 4.  ðòóòíûé áàðîìåòð ïîïàë ïóçûðåê âîçäóõà, âñëåäñòâèå ÷åãî áàðîìåòð ïîêàçûâàåò äàâëåíèå ìåíüøå èñòèííîãî. Ïðè äàâëåíèè ð1 = 768 ìì ðò. ñò. óðîâåíü ðòóòè ðàñïîëîæåí íà âûñîòå h1 = 748 ìì, ïðè÷åì äëèíà ïóñòîé ÷àñòè òðóáêè l = 80 ìì. Êàêîâî àòìîñôåðíîå äàâëåíèå ð2, åñëè ðòóòü ñòîèò íà âûñîòå h2 = 734 ìì? Ïëîòíîñòü ðòóòè ρ = 1,36 • 104 êã/ì3. 5. Ïëîùàäü ñå÷åíèÿ öèëèíäðà àâòîìîáèëüíîãî íàñîñà S = 10 ñì2. Îïðåäåëèòå äëèíó l öèëèíäðà, åñëè èçâåñòíî, ÷òî äëÿ íàêà÷êè øèíû îáúåìîì V = 0,02 ì3 îò äàâëåíèÿ ð0 = 1 • 105 Ïà äî äàâëåíèÿ ð = 3 • 105Ïà òðåáóåòñÿ ñîâåðøèòü n = 100 êà÷àíèé. Óòå÷êîé è íàãðåâàíèåì âîçäóõà ïðåíåáðå÷ü.
6.  öèëèíäðå ïîä ïîðøíåì íàõîäèòñÿ âîçäóõ. Ïîðøåíü èìååò ôîðìó, ïîêàçàííóþ íà ðèñóíêå 3.22. Ìàññà ïîðøíÿ m = 6 êã, ïëîùàäü ñå÷åíèÿ öèëèíäðà S = 20 ñì2. Àòìîñôåðíîå äàâëåíèå ð0 = 105Ïà. Íàéäèòå ìàññó m1 ãðóçà, êîòîðûé íàäî ïîëîæèòü íà ïîðøåíü, ÷òîáû îáúåì V1 âîçäóõà â öèëèíäðå óìåíüøèëñÿ â 2 ðàçà. Òðåíèå íå ó÷èòûâàòü. Òåìïåðàòóðà ïîñòîÿííà. 7. Ãàç íàãðåò îò òåìïåðàòóðû t1 = 27 °Ñ äî òåìïåðàòóðû t2 = 39 °Ñ. Íà ñêîëüêî ïðîöåíòîâ óâåëè÷èëñÿ åãî îáúåì, åñëè äàâëåíèå îñòàëîñü íåèçìåííûì? 8. Âåðòèêàëüíûé öèëèíäð, çàêðûòûé ïîäâèæíûì ïîðøíåì, ñîäåðæèò ãàç ìàññîé m = 0,012 êã. Ïðè òåìïåðàòóðå t1 = 177 °Ñ îáúåì ãàçà ðàâåí V1 = 4 ë. Ïðè êàêîé òåìïåðàòóðå t2 ïëîòíîñòü ýòîãî ãàçà áóäåò ðàâíà ρ2 = 5,3 êã/ì3? 9. Îòêðûòóþ ñòåêëÿííóþ êîëáó, èìåþùóþ ôîðìó øàðà ðàäèóñîì r = 2 ñì ñ ãîðëûøêîì äëèíîé l = 10 ñì è äèàìåòðîì d = 1 ñì, íàãðåëè äî òåìïåðàòóðû t1, à çàòåì ïîãðóçèëè öåëèêîì â âîäó ãîðëûøêîì âíèç. Ïðè îõëàæäåíèè êîëáû âîäà âîøëà â ãîðëûøêî. Êîãäà òåìïåðàòóðà êîëáû ñòàëà ðàâíîé t2 = 13 °Ñ, åå íà÷àëè ïðèïîäíèìàòü èç âîäû, íå ïåðåâîðà÷èâàÿ, òàê ÷òîáû øàðîîáðàçíàÿ ÷àñòü îêàçàëàñü íàä âîäîé, à ãîðëûøêî — ÷àñòè÷íî ïîãðóæåííûì â âîäó. Ïðè ýòîì, êîãäà óðîâåíü âîäû â ãîðëûøêå è â ñîñóäå ñîâïàë, ïîä âîäîé îñòàëàñü ïîëîâèíà ãîðëûøêà. Êàêîâà áûëà òåìïåðàòóðà t1, äî êîòîðîé íàãðåëè êîëáó? 10. Ìàíîìåòð íà áàëëîíå ñ ãàçîì â ïîìåùåíèè ñ òåìïåðàòóðîé t1 = 17 °Ñ ïîêàçûâàåò äàâëåíèå ð = 240 êÏà. Íà óëèöå ïîêàçàíèå ìàíîìåòðà óìåíüøèëîñü íà Δð = 40 êÏà. Íàéäèòå òåìïåðàòóðó íàðóæíîãî âîçäóõà, åñëè àòìîñôåðíîå äàâëåíèå ð0 = 100 êÏà. 11. Äâà ñîñóäà îäèíàêîâîé âìåñòèìîñòè ñîäåðæàò âîçäóõ, îäèí ïðè òåìïåðàòóðå Ò1 è äàâëåíèè p1, äðóãîé ïðè òåìïåðàòóðå T2 è äàâëåíèè ð2. Ñîñóäû ñîåäèíèëè òîíêîé òðóáêîé è ïîñëå âûðàâíèâàíèÿ äàâëåíèé è òåìïåðàòóð âîçäóõ íàãðåëè äî òåìïåðàòóðû Ò. Êàêîå äàâëåíèå óñòàíîâèòñÿ ïîñëå íàãðåâàíèÿ? 12. Øàð-çîíä çàïîëíåí ãàçîì ïðè òåìïåðàòóðå t1 = 27 °Ñ äî äàâëåíèÿ ð1 = 105 êÏà. Ïîñëå ïîäúåìà øàðà íà âûñîòó, ãäå äàâëåíèå ð0 = 80 êÏà, îáúåì øàðà óâåëè÷èëñÿ íà n = 5% è äàâëåíèå â íåì ñòàëî îòëè÷àòüñÿ îò âíåøíåãî íà Δð = 5 êÏà. Îïðåäåëèòå òåìïåðàòóðó âîçäóõà íà ýòîé âûñîòå, ïðåäïîëàãàÿ, ÷òî ãàç â øàðå ïðèîáðåë òåìïåðàòóðó îêðóæàþùåãî âîçäóõà. 13. Èç áàëëîíà ñî ñæàòûì óãëåêèñëûì ãàçîì èç-çà íåèñïðàâíîñòè âåíòèëÿ âûòåêàåò ãàç. Âìåñòèìîñòü áàëëîíà V = 10 ë. Ïðè òåìïåðàòóðå Ò1 = 263 Ê ìàíîìåòð ïîêàçûâàë äàâëåíèå ð1 = 9,3 àòì, à ÷åðåç íåêîòîðîå âðåìÿ ïðè òåìïåðàòóðå Ò2 = 295 Ê ìàíîìåòð ïîêàçûâàë äàâëåíèå ð2 = 9,4 àòì. ×åìó ðàâíà ìàññà m ãàçà, âûòåêøåãî èç áàëëîíà çà ýòî âðåìÿ? 14. Ãàç ïîñëåäîâàòåëüíî ïåðåâîäèòñÿ èç ñîñòîÿíèÿ 1 ñ òåìïåðàòóðîé T1 â ñîñòîÿíèå 2 ñ òåìïåðàòóðîé Ò2, à çàòåì â ñîñòîÿíèå 3 ñ òåìïåðàòóðîé Ò3 è âîçâðàùàåòñÿ â ñîñòîÿíèå 1. Îïðåäåëèòå òåìïåðàòóðó T3, åñëè ïðîöåññû èçìåíåíèÿ ñîñòîÿíèÿ ïðîèñõîäèëè òàê, êàê ýòî ïîêàçàíî íà ãðàôèêå (ðèñ. 3.23), à òåìïåðàòóðû Ò1 è Ò2 èçâåñòíû.
15.  áàëëîíå âìåñòèìîñòüþ V = 10 ë ñîäåðæèòñÿ âîäîðîä ïðè òåìïåðàòóðå t = 20 °Ñ ïîä äàâëåíèåì ð = 107 Ïà. Êàêàÿ ìàññà âîäîðîäà áûëà âûïóùåíà èç áàëëîíà, åñëè ïðè ïîëíîì ñãîðàíèè îñòàâøåãîñÿ ãàçà îáðàçîâàëîñü m = 50 ã âîäû? 16.  áàëëîíå âìåñòèìîñòüþ V = 10 ë íàõîäèëñÿ ãåëèé ïîä äàâëåíèåì ð1 = 10 àòì ïðè òåìïåðàòóðå t1 = 27 °Ñ. Ïîñëå òîãî êàê èç áàëëîíà áûë âûïóùåí ãàç ìàññîé m = 10 ã, òåìïåðàòóðà â áàëëîíå áûëà ïîíèæåíà äî t2 = 17 °Ñ. Îïðåäåëèòå äàâëåíèå ãåëèÿ, îñòàâøåãîñÿ â áàëëîíå. 17. Ìîëåêóëÿðíûé âîäîðîä íåêîòîðîé ìàññû çàíèìàåò îáúåì V1 = 1 ì3 ïðè òåìïåðàòóðå Ò1 = 250 Ê è äàâëåíèè ð1 = 2 • 105 Ïà. Êàêîå äàâëåíèå âîäîðîä áóäåò ñîçäàâàòü ïðè òåìïåðàòóðå Ò2 = 5000 Ê è îáúåìå V2 = 10 ì3, åñëè ïðè ñòîëü âûñîêîé òåìïåðàòóðå ìîëåêóëû âîäîðîäà ïîëíîñòüþ äèññîöèèðóþò íà àòîìû? 18. Äâà ñîñóäà îáúåìîì V1 = 200 ñì3 è V2 = 100 ñì3, íàïîëíåííûå êèñëîðîäîì ïðè òåìïåðàòóðå t = 27 °Ñ ïîä äàâëåíèåì ð0 = 760 ìì ðò. ñò., ñîåäèíåíû òðóáêîé, âíóòðè êîòîðîé íàõîäèòñÿ òåïëîèçîëèðóþùàÿ ïîðèñòàÿ ïåðåãîðîäêà, îáåñïå÷èâàþùàÿ îäèíàêîâîñòü äàâëåíèé â ñîñóäàõ. Çàòåì ïåðâûé ñîñóä íàãðåëè äî òåìïåðàòóðû t1 = 100 °Ñ, à âòîðîé îõëàäèëè äî òåìïåðàòóðû t2 = 0 °Ñ. Îïðåäåëèòå óñòàíîâèâøååñÿ â ñèñòåìå äàâëåíèå. 19. Èçîáðàçèòå íà ãðàôèêàõ â êîîðäèíàòàõ ð, V; ð, Ò è V, Ò èçîòåðìè÷åñêèé ïðîöåññ äëÿ îäíîãî ìîëÿ ãàçà ïðè Ò = Ò1 è Ò = 2Ò1. 20. Èçîáðàçèòå íà ãðàôèêàõ â êîîðäèíàòàõ ð, V; ð, Ò è V, Ò èçîáàðíûé ïðîöåññ: 1) äëÿ ð = ð1 è ð = 2ð1, åñëè ν = 1 ìîëü; 2) äëÿ ð = ð1, åñëè ν = 3 ìîëü. 21. Íà ðèñóíêå 3.24 ïîêàçàí ãðàôèê èçìåíåíèÿ ñîñòîÿíèÿ èäåàëüíîãî ãàçà â êîîðäèíàòàõ ð, V. Ïðåäñòàâüòå ýòîò ïðîöåññ íà ãðàôèêàõ â êîîðäèíàòàõ V, Ò è ð, Ò.
|
|
|