Во сколько раз давление в сосуде при этих условиях будет больше

Практическое занятие № 1

Во сколько раз давление в сосуде при этих условиях будет больше

Тема. Решение задач по теме«Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов. Газовые законы».

Цели:

—            углубить знание основ молекулярно-кинетической теории вещества на примере наиболее простого состояния – газообразного;

—            убедиться в правильности основных положений молекулярно-кинетической теории газов.

Ход занятия

В ходе проведения занятия необходимо рассмотреть ряд качественных задач и далее решить несколько расчетных задач по мере возрастания их сложности.

Прежде чем приступить к выполнению задания, рекомендуется изучить теорию по теме занятия, используя предоставленные учащимся материалы, а также рекомендованные учебники и учебные пособия.

Качественные вопросы

1.      Какие величины характеризуют состояние макроскопических тел в тепловом равновесии?

2.      Каковы отличительные признаки состояния теплового равновесия?

3.      Чем отличается газ от жидкостей и твердых тел с точки зрения молекулярно-кинетической теории строения вещества?

4.      Чем отличается реальный газ от идеального?

5.      Какова связь между средней кинетической энергией поступательного движения молекул газа и его равновесной температурой ?

6.      Стенки сосуда, в котором находится газ с температурой Т, имеют температуру . В каком случае давление газа на стенки сосуда больше:

а) когда стенки сосуда холоднее газа  

или б) когда теплее ?

Имейте в виду, что если температуры Тст и Т совпадают, молекула, ударяясь о стенку, меняет нормальную компоненту импульса  на  (рис. 1).

7.      На рис. 2 изображены изотермы для одной и той же массы идеального газа, соответствующие трем температурам: . Как соотносятся между собой эти температуры?

8.      На рис. 3 изображены три изохоры для одной и той же массы идеального газа, соответствующие трем значениям объема . Как соотносятся между собой эти объемы?

9.      Сжимается или разрежается газ в процессе, изображенном на рис. 4?

10.  Изобразите в координатах Р, Т замкнутый цикл, представленный на рис. 5.

11.  Нагревается или охлаждается идеальный газ, если он расширяется по закону , где a и n – постоянные, причем ?

12.  Зависит ли подъемная сила аэростата от температуры окружающего воздуха?

13.  Почему электрические лампочки накаливания заполняются инертным газом при давлении, существенно меньшем атмосферного?

14.  Произведение давления газа на его объем (PV) не меняется с изменением объема при постоянной температуре, только если предположить, что газы, с которыми мы имеем дело, являются идеальными.

Определите, будет ли уменьшаться или увеличиваться произведение РV при очень сильном сжатии газа, если не делать предположения об идеальности последнего.

Примеры решения расчетных задач

Задача 1. Пробирка массой М содержит моль идеального газа массой m при температуре Т. Пробирку открывают, вынимая из нее пробку пренебрежимо малой массы. Оцените скорость пробирки  после того, как весь газ выйдет из нее наружу. Считать, что дело происходит в вакууме.

Решение:

Направим ось х вдоль оси пробирки. Половина общего числа молекул газа имеют проекцию скорости . Эти молекулы уйдут из пробирки, не передав ей никакого импульса. Другая половина молекул передаст задней стенке пробирки свой двойной импульс, а затем также покинет пробирку. Следовательно, пробирка получит импульс (в проекции на ось х):

,

где  – проекция скорости пробирки,  – масса молекулы газа,  – среднее значение модуля проекции ее скорости и  – число Авогадро.

Учитывая, что для равновесного состояния , то есть средний квадрат проекции скорости на любую ось равен  среднего квадрата самой скорости, и что  (k – постоянная Больцмана), получим, считая

,

отсюда

,

где R – универсальная газовая постоянная.

Ответ: .

Задача 2. Дан воздушный шар с постоянным объемом V = 1,10 м3. Масса оболочки (объемом оболочки пренебречь) составляет  кг.

Шар должен стартовать при окружающей температуре воздуха °С и нормальном атмосферном давлении  Па. Плотность воздуха при этих условиях имеет значение  кг/м3.

Вычислите температуру , которую должен иметь нагретый воздух внутри шара, чтобы он мог свободно парить в воздухе.

Решение:

Условие равновесия шара в воздухе запишем в виде

,

где  – архимедова сила, равная ,

а  – сила тяжести шара с воздухом:

,

откуда

.                                                                                          (1)

Из уравнения газового состояния

следует, что

, .

Отсюда

.                                                                                               (2)

Из выражений (1) и (2) получаем:

.                                                                                           (3)

Подстановка числовых данных приводит к результату: К, или С.

Ответ: С.

Задача 3. В сосуде находится углекислый газ. При некоторой температуре 25 % молекул углекислого газа диссоциировали на атомарный кислород и окись углерода. Во сколько раз давление в сосуде при этих условиях будет больше того давления, которое было бы при отсутствии диссоциации?

Решение:

Используем закон Дальтона для смеси нескольких газов, химически не реагирующих между собой и находящихся в состоянии теплового равновесия при температуре Т. Давление смеси газов равно сумме парциальных давлений компонентов смеси:

Воспользуемся основным уравнением молекулярно-кинетической теории:

.

Смесь газов занимает объем V. Тогда

.

Пусть в сосуде объемом V было N молекул СО2. Диссоциировало  молекул СО2 и образовалось N/4 молекул О и N/4 молекул СО. При этом осталось  молекул СО2. Общее число молекул в сосуде после диссоциации

.

До диссоциации было давление

.

После диссоциации давление в смеси газов стало

.

Таким образом, давление после диссоциации больше в

(раз).

Ответ: в 1,25 раз.

Задача 4. Два одинаковых баллона соединены трубкой с клапаном, пропускающим газ из одного баллона в другой при разности давлений ΔР ≥ 1,10 атм. Сначала в одном баллоне был вакуум, а в другом – идеальный газ при температуре 27 °С и давлении Р1 = 1,00 атм. Затем оба баллона нагрели до температуры t2 = 107 °C. Найдите давление газа в баллоне, где был вакуум.

Решение:

Введем следующие обозначения: Р1 – первоначальное давление газа в первом баллоне; Р2 – давление в первом баллоне после открытия клапана и перетекания части газа во второй баллон; Р3 – давление во втором баллоне, где раньше был вакуум.

Запишем уравнение состояния для газа в первом и втором баллонах.

 –                                                                                                (4)

начальное состояние газа в первом баллоне.

 –                                                                                             (5)

конечное состояние газа в первом баллоне.

 –                                                                                             (6)

состояние газа во втором баллоне, где был вакуум.

Поступление газа из первого баллона во второй будет иметь место до тех пор, пока давление Р2 на ΔР превышает давление Р3. Это означает, что

.                                                                                               (7)

Воспользовавшись (4) и сложив равенства (2) и (3), получаем:

.                                                                                   (8)

Очевидно, что

                                                                                                  (9)

находим из (1).

.                                                                                                      (10)

Подставляя в (8) выражение (9) и принимая во внимание (10), получаем:

.                                                                                        (11)

Решая (11) относительно Р3, находим:

.

Подстановка численных значений приводит к результату:

Р3 = 10 кПа = 0,1 атм.

Ответ: 0,1 атм.

Задача 5. Из баллона со сжатым кислородом объемом 100 л из-за неисправности крана вытекает газ. При температуре 273 К манометр на баллоне показывал давление 2·106 Па. Через некоторое время при температуре 300 К манометр показал то же давление. Сколько газа вытекло из баллона?

Решение:

В системе СИ (системе интернациональной)

 л = 0,1 м–3,

 Па,

Т1 = 273 К,

Т2 = 300 К.

= ?

Запишем уравнение Менделеева–Клапейрона для двух состояний газа:

Из (12) и (13) ,

или

,

или

.

Из (12)

.

Тогда

 кг.

Ответ: Δm = 0,254 кг.

Задача 6. Плотность газа ρ, состоящего из смеси гелия и аргона, при давлении 152 кН/м2 и температуре 300 К равна 2 кг/м3. Сколько атомов гелия содержится в 1 см3 газовой смеси? Молярные массы гелия и аргона равны соответственно 4·10–3 и
4·10–2 кг/моль.

Решение:

Для смеси газов:

.                                                                                        (14)

По определению ρ имеем:

.                                 (15)

Равенства (14) и (15) – два уравнения с двумя неизвестными –  и . Решим эти уравнения совместно.

 м3.

.

Итак,

Решаем эту систему уравнений и находим . Из первого уравнения выражаем  через :

.

Это выражение подставляем во второе уравнение:

;

;

;

.

Ответ: .

Задача 7. В вертикальном закрытом с обоих концов цилиндре находится легкоподвижный поршень, по обе стороны которого по одному молю воздуха. В равновесном состоянии при температуре 300 К объем верхней части цилиндра в h = 4 раза больше объема нижней части. При какой температуре отношение этих объемов станет  (рис. 6)?

Решение:

Обозначим параметры состояния моля идеального газа при двух равновесных положениях поршня соответственно

I – T1, P1, V1;    ;

II – T1, P2, V2;  .

На основании уравнения состояния моля идеального газа в принятых обозначениях имеем:

,                                                                                                   (16)

,                                                                                                  (17)

,                                                                                                 (18)

.                                                                                                (19)

Учтем, что при любом положении поршня суммарный объем, занимаемый газом, остается постоянным, поэтому можно записать:

.                                                                                        (20)

Выразив V1, V2, V '1 и V '2 из уравнений (16)–(19) и подставив полученные значения в (20), находим:

.                                                                        (21)

Решив (21) относительно Т ', получаем:

.                                                                                      (22)

Установим далее связь между Р1 и Р2 и  и . В равновесном положении поршня давление газа в части II цилиндра равно сумме давлений в части I и давления, обусловленного весом поршня, поэтому можно записать:

,                                                                                                 (23)

где Q – вес поршня, S – площадь его поперечного сечения.

Из уравнений (16) и (17) с учетом данных условия  находим:

.                                                                                                      (24)

Подставляя (24) в (23), получаем:

.                                                                                               (25)

С учетом (24) для Р2 находим:

.                                                                                                          (26)

Выполнив полностью аналогичное рассмотрение для второго равновесного положения поршня (при соотношении объемов ), получим равенства:

,                                                                                              (27)

.                                                                                              (28)

Подставляя (25)–(28) в (22), получаем:

.                                                                                         (29)

Подставляя в (29) численные значения, находим:

 = 420 К.

Ответ: 420 К.

Задача 8. С какой максимальной силой прижимается к телу человека медицинская банка, если диаметр ее отверстия d =4 см? В момент прикладывания к телу воздух в ней имеет температуру  t1 = 80 °C, температура окружающего воздуха  t0 = 20 °C, атмосферное давление  = 105 Па. Изменением объема воздуха в банке при ее присасывании к телу пренебречь.

Решение:

При остывании воздуха в банке давление в ней становится меньше атмосферного, и сила, с которой она прижимается к телу, равна

,

где , — давление в банке после остывания воздуха.

Изменением объема в банке пренебрегаем, тогда по закону Шарля

 при .

Тогда .

Решаем, применяя систему единиц СИ:

,

.

Ответ: .

Задача 9. Некоторая масса азота совершает замкнутый процесс, изображенный на рис. 7 в координатах V, T. Минимальное давление азота в этом процессе  Па. Определите массу газа и его давление в точке 1 (рис. 7).

Решение:

По закону Клапейрона  для данной массы газа. Тогда Р минимально, если  максимально. Обратим внимание, что прямые, проходящие через данную точку и начало координат – изобары, а .

tg α

;   

Па (в СИ).

Из уравнения Менделеева–Клапейрона:

; кг (в CИ).

1 л = 10–3 м–3.

Ответ:m =55 г; Р1 = 4?105 Па.

Задачи для самостоятельной работы

1. Современные вакуумные насосы позволяют понижать давление до 1,3·10–10 Па (10–12 мм рт. ст.). Сколько молекул газа содержится в 1 см3 при указанном давлении и температуре 27 °С?

Ответ: 3,14·104 см–3.

2. Где больше молекул: в комнате объемом 50 м3 при нормальном атмосферном давлении и температуре 20 °С или в стакане воды объемом 200 см3?

Ответ: в комнате.

3. Определите плотность азота при давлении 106 Па, если среднеквадратичная скорость молекул равна 5·103 м/с.

Ответ: 0,12 кг/м3.

4. Чему равна средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы азота, если давление газа 5·105 Па, а его плотность 4 кг/м3?

Ответ: 8,72·10–21 Дж.

5. Средняя кинетическая энергия молекул одноатомного газа равна 3,2·10–19 Дж. Давление газа равно атмосферному. Найдите число молекул газа в 1 л.

Ответ: 4,68·1020.

6. Чему равна средняя энергия поступательного движения молекул кислорода, если его масса равна 1 кг, объем 1 м3, а давление 2·105 Па?

Ответ: 1,59·10–20 Дж.

7. Молекулярный пучок азота ударяется о неподвижную стенку. После соударения молекулы абсолютно упруго отражаются от стенки. Определите давление пучка на стенку, если скорость молекул 3000 м/с и концентрация молекул в пучке 1021 м–3.

Ответ: 960 Па.

8. Два одинаковых сосуда, содержащие одинаковое число молекул одного и того же газа, соединены трубкой с краном. Среднеквадратичная скорость молекул в одном сосуде 300 м/с, в другом – 600 м/с. Какова будет среднеквадратичная скорость молекул, если открыть кран?

Ответ: 474 м/с.

9. В сосуде, содержащем N молекул газа при температуре Т, увеличили число молекул на ΔN и понизили температуру на ΔТ. Во сколько раз изменилось давление?

Ответ: в  раз.

10. Из сосуда хотят откачать водород с помощью адсорбционного насоса, т.е. подсоединенного к сосуду отростка с насыпанным в него адсорбентом. Масса поглощенного водорода не превышает 0,02 массы самого адсорбента. Сосуд какого объема можно откачать с помощью адсорбента массы m =100 г, если начальное давление водорода в сосуде   = 10 Па, а температура Т = 300 К?

Ответ:≈ 250 м3.

11. Внутри закрытого с обоих концов горизонтально расположенного цилиндра имеется поршень, который скользит в цилиндре без трения. С одной стороны поршня находится m1 = 2 г водорода, а с другой m2 =17 г азота. Какую часть объема цилиндра занимает водород?

Ответ: ≈ 0,62.

12. Со дна водоема глубиной 80 м поднимается вверх пузырек воздуха. Атмосферное давление 105 Па. Температуру считать постоянной. На какой глубине h радиус этого пузырька увеличится в 2 раза?

Ответ:h =1,08 м.

13. По графику процесса, осуществленного с идеальным газом (рис. 8), постройте графики этого процесса в координатных осях Р, Т и V, T.

Температура газа в начальном состоянии 1 была равной 250 К. Воспользуйтесь численными данными, нанесенными на графике (рис. 8).

Графики Р(Т) и V(Т) постройте, нанеся по осям полученные численные значения, соблюдая равномерный масштаб (подобно рис. 8).

14. Кислород массой m =10 г находится при температуре С и давлении Р = 3,04·105 Па. После расширения вследствие нагревания при постоянном давлении кислород занял объем л. Определите: 1) объем V1 газа до расширения; 2) температуру t2 газа после расширения; 3) плотности ρ1 и ρ2 газа до и после расширения.

Ответ:V1 = 2,4 л; t2 = 907°C;

ρ1 = 4,13 кг?м–3; ρ2 = 0,99 кг?м–3.

15. Трехатомный газ находится в герметическом сосуде при температуре Т1 и давлении Р1. Его нагревают до температуры Т2, при которой он полностью диссоциирует на атомы. Определите давление газа при температуре Т2.

Ответ: .

16. Водород (Н2) находится в сосуде при температуре 250 К и давлении 0,2 атм. Какое давление будет оказывать на стенки сосуда та же масса водорода при температуре 5000 К, если известно, что при этой температуре молекулы водорода диссоциируют на атомы?

Ответ: 8 атм.

17. В закрытом сосуде объемом 33,6 дм3 находятся азот и один моль водяного пара. Температура 100 °С, давление 2·105 Па. Определите массу азота в сосуде.

Ответ: 32,7 г.

18. Газ находится в цилиндре под поршнем и занимает объем 10 л при давлении 3·105 Па и температуре 273 К. Его изобарически нагревают до 473 К, закрепляют поршень и соединяют с пустым сосудом объемом 20 л. Конечное давление газа 2·105 Па. Вычислите конечную температуру газа.

Ответ: 679 К.

19. На дне цилиндра, заполненного воздухом, лежит полый медный шарик массой 4 г и радиусом 3 см. Температура воздуха 27 °С. До какого давления надо сжать газ, чтобы шарик поднялся наверх? Эффективная молярная масса воздуха Мэфф = 0,029 кг/моль·К.

Ответ: 3,04·106 Па.

Рекомендуемая литература

1.      Бутиков Е.И., Кондратьев А.С. Физика. Т. 3. Строение и свойства вещества. – М.: Физматлит: Лаборатория базовых знаний; СПб.: Невский диалект, 2001. – С. 142–170.

2.      Белолипецкий С.Н., Еркович О.С., Казаковцева В.А. и др. Задачник по физике. – М.: Физматлит, 2005. – С. 88–90.

3.      Готовцев В.В. Лучшие задачи по механике и термодинамике. – М.; Ростов н/Д: Издательский центр «Март», 2004. – С. 254–268.

Источник: https://ido.tsu.ru/schools/physmat/data/res/molek/pract/text/pr_1.htm

23. Давление в жидкостях. Сообщающиеся сосуды

Во сколько раз давление в сосуде при этих условиях будет больше
504. Сосуд с жидкостью наклонили (рис. 131).

Одинаковое ли давление оказывает после этого жид¬кость на боковые стенки А и В в точках, лежащих на одном горизонтальном уровне?
Жидкость оказывает одинаковое давление на одном горизонтальном уровне везде, в том числе и на стенках А и В (см. рис. 131).

505. Сосуд с водой имеет форму, изображенную на рисунке 132. Одинаково ли давление воды на боковые стенки сосуда на уровне аб?
На уровне ab давление воды на боковые стенки одно и то же (см. рис. 132).

506. Цилиндрические сосуды уравновешены на весах (рис. 133).

Нарушится ли равновесие весов, если в них налить воды столько, что поверхность ее установится на одинаковом уровне от дна сосудов? Одинаково ли будет давление на дно сосудов?
Равновесие весов нарушается, так как в разных сосудах различная масса воды. Давление на дно сосуда будет одинаковым, так как высота столба воды в обоих сосудах одна и та же (см. рис. 133)

507. Цилиндрические сосуды уравновешены на весах (см. рис. 133). Мальчик налил в оба сосуда воду одинаковой массы. Нарушилось ли равновесие весов? Одинаково ли будет давление воды на дно сосудов?
Равновесие весов не нарушилось. Давление воды на дно сосуда будет различным, так как уровень налитой воды будет различным (см. рис. 133).

508. В цилиндрический сосуд, частично заполненный водой, опустили деревянный брусок. Изменилось ли давление воды на дно сосуда?
Давление воды на дно увеличилось, так как при опускании в воду деревянного бруска ее уровень поднялся.

509. В трех сосудах с одинаковой площадью дна налита вода до одного уровня (рис. 134). В каком сосуде налито больше воды? Одинаково ли давление на дно в этих сосудах? Почему?
Воды налито больше в крайнем левом сосуде. Давление на дно будет одинаковым во всех трех сосудах, так как везде вода налита до одного уровня (см. рис. 134).

510. Уровень воды в сосудах одинаковый (рис. 135). Будет ли переливаться вода из одного сосуда в другой, если открыть кран?
При открывании крана вода из одного сосуда в другой переливаться не будет, так как уровень воды в сосудах будет одинаковый, а следовательно давление воды на любом уровне так же одинаково (см. рис. 135).

511. Уровень жидкостей в сосудах (см. рис. 135) одинаковый. В левом налита вода, в правом — керосин.

Одинаковы ли давления на дно? Одинаковы ли давления на кран? Будет ли переливаться жидкость из одного сосуда в другой, если открыть кран?
Давление воды на дно и на кран больше, чем давление керосина.

Объясняется это тем, что плотность воды больше плотности керосина. Если кран открыть, то вследствие разности давлений вода потечет в сосуд с керосином (см. рис. 135).

512. В левой части сосуда над жидкостью находится воздух (рис. 136). Какую высоту столба жидкости следует учитывать при расчете давления на дно сосуда: высоту Н или высоту H1? Ответ объясните.

513. В полиэтиленовый мешок налита вода (рис. 137). Что показывают динамометры: давление или силы, действующие на столики динамометров? Стрелка правого динамометра закрыта листом бумаги.

Каково показание правого динамометра? Будут ли изменяться показания динамометров, если воду в мешок доливать (выливать)? Ответы обоснуйте.
Динамометры показывают силы давления жидкости на боковые стенки сосуда с водой. Показания их одинаковы и равны 70Н.

Если воду в мешок доливать, то показания динамометров увеличатся, а если воду выливать, то уменьшатся, т.к. увеличится либо уменьшится давление столба жидкости (см. рис.137).

514. Одинаково ли давление воды на дно сосудов (рис. 138)? Чему равно это давление? Изменится ли давление, если воду заменить керосином? Чему оно будет равно в этом случае?

515. Высота столба воды в стакане 8 см. Какое давление на дно стакана оказывает вода? Какое давление оказывала бы ртуть, налитая до того же уровня?

516. Какое давление на дно сосуда оказывает слой керосина высотой 0,5 м?

517. В цилиндрический сосуд налиты ртуть, вода и керосин. Определите общее давление, которое оказывают жидкости на дно сосуда, если объемы всех жидкостей равны, а верхний уровень керосина находится на высоте 12 см от дна сосуда.

518. Сосуды с водой имеют равные площади дна (рис. 139). В каком из них избыточное давление воды на дно (без учета атмосферного давления) больше и во сколько раз?

519. Водолаз в жестком скафандре может погружаться в море на глубину 250 м, искусный ныряльщик — на глубину 20 м. На сколько и во сколько раз отличаются давления воды на этих глубинах?

520. Рассчитайте давление воды: а) на самой большой глубине Тихого океана — 11 035 м; б) на наибольшей глубине Азовского моря — 14 м (плотность воды в нем принять равной 1020 кг/м3).

521. Определите по графику (рис. 140) глубину погружения тела в озеро, соответствующую давлению воды 100, 300 и 500 кПа.
10 м; 30 м; 50 м (рис. 140).

522. Аквариум наполнен доверху водой. С какой силой давит вода на стенку аквариума длиной 50 см и высотой 30 см?

523. В аквариум высотой 32 см, длиной 50 см и шириной 20 см налита вода, уровень которой ниже края на 2 см. Рассчитайте: а) давление воды на дно; б) вес воды; в) силу, с которой вода действует на стенку шириной 20 см.

524. Ширина шлюза 10 м. Шлюз заполнен водой на глубину 5 м. С какой силой давит вода на ворота шлюза?

525. В цистерне, заполненной нефтью, на глубине 3 м имеется кран, площадь отверстия которого 30 см2. С какой силой давит нефть на кран?

526. Прямоугольный сосуд вместимостью 2 л наполовину наполнен водой, а наполовину керосином, а) Каково давление жидкостей на дно сосуда? б) Чему равен вес жидкостей в сосуде? Дно сосуда имеет форму квадрата сo стороной 10 см.

527. Определите силу, с которой действует керосин на квадратную пробку площадью поперечного сечения 16 см2, если расстояние от пробей до уровня керосина в сосуде равно 400 мм (рис. 141).

528. Какую силу испытывает каждый квадратный метр площади поверхности водолазного костюма при погружении в морскую воду на глубину 10 м?

529. Плоскодонная баржа получила пробоину в дне площадью 200 см2. С какой силой нужно давить на пластырь, которым закрывают отверстие, чтобы сдержать напор воды на глубине 1,8 м? (Вес пластыря не учитывать.)

530. Определите высоту уровня воды в водонапорной башне, если манометр, установленный у ее основания, показывает давление 220000 Па.

531. На какой глубине давление воды в море равно 412 кПа?

532. Напор воды в водокачке создается насосом. Определите на какую высоту поднимается вода, если давление, созданное насосом, равно 400 кПа?

533. Брусок размером 0,5×0,4×0,1 м находится в баке с водой на глубине 0,6 м (рис. 142). Вычислите: а) с какой силой вода давит на верхнюю грань бруска; б) на нижнюю грань бруска; в) сколько весит вода, вытесненная бруском.

534. Произведите расчет, взяв данные предыдущей задачи, предполагая, что воду заменили керосином.

535. Используя результаты двух предыдущих задач, вычислите, на сколько сила, действующая на тело снизу, больше силы, действующей на тело сверху: а) в воде; б) в керосине. Сравните полученные результаты с весом вытесненной воды и с весом вытесненного керосина.

536. Один из кофейников, изображенных на рисунке 143, вмещает больше жидкости, чем другой. Укажите какой и объясните.
Правый кофейник вмещает больше жидкости, чем левый, гак как у него кончик носика находится выше.

537. Точкой А обозначен уровень воды в левом колене трубки (рис. 144). Сделайте рисунок и на нем отметьте точкой В уровень воды в правом колене трубки.

538. В сообщающиеся сосуды налита вода. Что произойдет и почему, если в левый сосуд долить немного воды (рис. 145); в средний сосуд долить воды (рис. 146)?
Уровень воды увеличится во всех сосудах на одинаковую высоту. Таким образом, уровни снова выравнятся (рис. 145, 146).

539. Справедлив ли закон сообщающихся сосудов в условиях невесомости? Объясните почему.
Закон сообщающихся сосудов в условиях невесомости не действует, так как жидкости в состоянии невесомости не обладают весом и потому не оказывают давления на дно сосудов.

540.

Как при помощи сообщающихся сосудов проверить, горизонтально ли нанесена филенка (линия, отделяющая окраску панели от верхней части стены)?
Нужно взять длинную тонкую резиновую трубку, вставить стеклянные трубки на концах, залить эту систему водой, а концы стеклянных трубок подвести к филенке. Используя свойство сообщающихся сосудов, пройтись с одной из стеклянных трубок вдоль стены.

541. Объясните действие фонтана (рис. 147).
Действие фонтана объясняется тем, что давление жидкости в верхнем конце правой трубки будет больше атмосферного, так как уровень воды в этой трубке меньше уровня воды в левой трубке.

542. В левом колене сообщающихся сосудов налита вода, в правом — керосин (рис. 148). Высота столба керосина 20 см. Рассчитайте, на сколько уровень воды в левом колене ниже верхнего уровня керосина.

543. В сообщающихся сосудах находятся ртуть и вода (рис. 149). Высота столба воды 68 см. Какой высоты столб керосина следует налить в левое колено, чтобы ртуть установилась на одинаковом уровне?

544. В сообщающихся сосудах находилась ртуть. Когда в правую трубку налили слой керосина высотой 34 см, то уровень ртути в левой трубке поднялся на 2 см. Какой высоты следует налить слой воды в левую трубку, чтобы ртуть в трубках установилась на одинаковом уровне (рис. 149)?

545. В сообщающихся сосудах находятся ртуть, вода и керосин (рис. 150). Какова высота слоя керосина, если высота столба воды равна 20 см и уровень ртути в правом колене ниже, чем в левом, на 0,5 см?

Источник: https://kupuk.net/sbornik-zadach-po-fizike-dlya-7-9-klassov-lukashik-v-i-otvetyi-i-resheniya/23-davlenie-v-zhidkostyah-soobshhayushhiesya-sosudyi/

Физические основы молекулярно-кинетической теории и термодинамики

Во сколько раз давление в сосуде при этих условиях будет больше

5.21. Масса m = 12 г газа занимает объем V = 4 л при температуре t1 = 7° С. После нагревания газа при постоянном давлении его плотность стала равной p = 0,6 кг/м3. До какой температуры г, нагрели газ?

5.22. Масса m = 10г кислорода находится при давлении p = 304 кПа и температуре t1 =10° С. После расширения вследствие нагревания при постоянном давлении кислород занял объ-

ем V2 =10 л. Найти объем V1 газа до расширения, температуру t2 газа после расширения, плотности p1 и p2 газа до и после расширения.

5.23. В запаянном сосуде находится вода, занимающая объем, равный половине объема сосуда. Найти давление p и плотность

p водяного пара при температуре t = 400° С, зная, что при этой

температуре вся вода обращается в пар.

5,24. Построить график зависимости плотности p кислорода: а) от давления p при температуре Т = const = 390 К в интервале

0 < p < 400 кПа через каждые 50 кПа; б) от температуры Т при p = const = 400 кПа в интервале 200 < Т < 300 К через каждые 20К.

5.25. В закрытом сосуде объемом V = 1 м3 находится масса m1 = 1,6 кг кислорода и масса m2 = 0,9 кг воды. Найти давление p в сосуде при температуре t = 500° С, зная, что при этой температуре вся вода превращается в пар.

5.26. В сосуде 1 объем V1 = 3 л находится газ под давлением p1 = 0,2 МПа. В сосуде 2 объем V2 = 4 л находится тот же газ под давлением p2 = 0,1 МПа. Температуры газа в обоих сосудах одинаковы. Под каким давлением p будет находиться газ, если соединить сосуды 1 и 2 трубкой?

5.27. В сосуде объемом V = 2 л находится масса m1 = 6 г углекислого газа (С02) и масса m2 закиси азота (N20) при температуре t = 127° С. Найти давление p смеси в сосуде.

5.28. В сосуде находится масса m1 = 14 г азота и масса m2=9гводорода при температуре t = 10°С и давлении p = 1 МПа. Найти молярную массу p смеси и объем V сосуда.

5.29. Закрытый сосуд объемом V = 2 л наполнен воздухом при нормальных условиях. В сосуд вводится диэтиловый эфир (С2Н5ОС2Ы5). После того как весь эфир испарился, давление в сосуде стало равным p = 0,14 МПа. Какая масса m эфира была введена в сосуд?

5.30. В сосуде объемом V = 0,5 л находится масса m = 1 г парообразного йода (I2). При температуре t = 1000° С давление в сосуде = 93,3 кПа. Найти степень диссоциации а молекул йода на атомы. Молярная масса молекул йода u = 0,254 кг/моль.

5.31. В сосуде находится углекислый газ. При некоторой температуре степень диссоциации молекул углекислого газа на кислород и окись углерода а = 0,25 . Во сколько раз давление в сосуде при этих условиях будет больше того давления, которое имело бы место, если бы молекулы углекислого газа не были диссоциированы?

5.32. В воздухе содержится 23,6% кислорода и 76,4% азота (по массе) при давлении p = 100кПа и температуре t = 13° С.

Найти плотность p воздуха и парциальные давления p1 и p2

кислорода и азота.

5.33. В сосуде находится масса m1 = 10 г углекислого газа и масса m2=15г азота. Найти плотность p смеси при температуре t = 27° С и давлении p = 150 кПа.

5.34. Найти массу m0 атома: а) водорода; б) гелия.

5.35. Молекула азота, летящая со скоростью v = 600 м/с, упруго ударяется о стенку сосуда по нормали к ней. Найти импульс силы Fdt, полученный стенкой сосуда за время удара.

5.36, Молекула аргона, летящая со скоростью v = 500 м/с, упруго ударяется о стенку сосуда. Направление скорости молекулы и нормаль к стенке сосуда составляют угол а = 60° . Найти импульс силы Fdt, полученный стенкой сосуда за время удара.

5.37. Молекула азота летит со скоростью v = 430 м/с. Найти импульс mv этой молекулы.

5.38. Какое число молекул n содержит единица массы водяного пара?

5.39. В сосуде объемом V = 4 л находится масса m = 1 г водорода. Какое число молекул n содержит единица объема сосуда?

5.40. Какое число молекул N находится в комнате объемом V = 80 m3 при температуре t = 17° С и давлении p = 100 кПа?

Источник: https://studyport.ru/zadachi/6-volkenshtejn/6-fizicheskie-osnovy-molekuljarno-kineticheskoj-teorii-i-termodinamiki?start=1

Biz-books
Добавить комментарий