Какое давление воздуха должно быть в сосуде объем которого

Какое давление воздуха должно быть в сосуде объем которого

Физика (заочники). Молекулярная физика. Состояние идеального газа.

Механика. Кинематика.

Механика. Динамика

Механика. Законы изменения энергии и импульса.

Механика. Вращательное движение твердого тела.

Механика. Гидростатика.

Механика. Гидродинамика.

Молекулярная физика. Состояние идеального газа.

Молекулярная физика. Термодинамика

Молекулярная физика. Тепловые двигатели

Молекулярная физика. Реальные газы и жидкости.

1. Выходное отверстие велосипедного насоса диаметром d = 4 мм зажато пальцем

(см. рис.). Найти силу давления воздуха на палец в тот момент, когда поршень, сжимая

воздух, не доходит до конца насоса на расстояние l1 = 2 см. Длина насоса l = 42 см.

Процесс считать изотермическим.

2. Песок насыпают в цилиндр и плотно закрывают поршнем. При суммарном объеме песка и

воздуха Vl давление воздуха равно р1; а при суммарном объеме V2 давление воздуха равно р2. Найти

объем песка V, если температура неизменна.

3. Упругий шар, наполненный газом и имеющий радиус r1 = 10 см при внешнем давлении

р0 = 105 Па, помещен под колокол воздушного насоса. Каким должно стать внешнее давление рx, чтобы

радиус шара увеличился на Δr = 0,5 см? Давление, создаваемое оболочкой, р = аr2, где а = 1,66·107 Па/м2

и г − радиус шара. Температуру газа считать неизменной.

4. Газовый термометр состоит из шара с припаянной к нему горизонтальной

стеклянной трубкой (см. рис.). Капелька ртути, помещенная в трубку, отделяет объем

шара от внешнего пространства. Площадь поперечного сечения трубки S = 0,1 см2. При

температуре Т1 = 273 К капелька находилась на раcстоянии l1 = 30 см от поверхности

шара, при температуре Т2 = 278 К − на расстоянии l2 = 50 см. Найти объем шара и зависимость Т(l).

Давление считать постоянным.

5. При какой температуре находился газ в закрытом сосуде, если при нагревании его на ΔT = 140 К

давление возрастает в n = 1,5 раза?

7. В баллоне объемом V = 1,5 л находится воздух при нормальном давлении. За сколько ходов

поршня насоса, имеющего объем цилиндра V1 = 100 см3, можно понизить давление в баллоне в η = 100

раз? Температуру считать постоянной.

8. Компрессор, обеспечивающий работу отбойных молотков, засасывает из атмосферы V0 = 100 л

воздуха в секунду. Сколько отбойных молотков может работать от этого компрессора, если для работы

одного молотка необходимо V = 100 см3 воздуха в секунду при давлении р = 5·106 Па? Атмосферное

давление р0 = 105 Па.

9. Во сколько раз изменится давление в резервуаре пневматического тормоза трамвайного вагона

после n = 250 ходов поршня насоса, если объем резервуара V = 30 л? Насос за одно качание подает

26

ΔV = 600 см3 воздуха при нормальном атмосферном давлении. Изменением температуры пренебречь.

Начальное давление в резервуаре равно нормальному атмосферному давлению.

10. За сколько ходов поршня насоса с рабочим объемом ΔV можно повысить давление от

атмосферного р0 до р в сосуде объемом V? Изменением температуры пренебречь.

11. Начальное состояние газа р0, V0, T0. Газ подвергли сначала изобарическому расширению до

объема Vl, после чего нагрели при постоянном объеме до давления р1. Найти температуру газа в

конечном состоянии.

12. В цилиндрическом сосуде с газом находится в равновесии тяжелый поршень (см.

рис.). Масса газа и температура под поршнем и над ним одинаковы. Отношение объема над

поршнем к объему под поршнем равно 3. Каким будет это отношение, если температуру в

сосуде увеличить в 2 раза?

13. В закрытом сосуде цилиндрической формы находится газ при температуре tl = 0°С. Внутри сосуд

перегорожен легким, не проводящим тепло поршнем радиуса r = 2 см на две части объемами V1 = 10 см3

и V2 = 50 см3. Поршень находится в равновесии. На какое расстояние переместится поршень, если

большую часть газа нагреть на 30 К? Температура в другой части не меняется.

14. График процесса, происходящего с одним молем идеального газа, показан на

рисунке. Участки 2−3 и 1−4 − изотермы. Изобразить график этого процесса в

координатах Т, V. Найти объем V3, если V1 и V2 = V4 заданы.

15. Процесс в идеальном газе идет так, что давление и объем связаны равенством p V = B . Когда

температура газа достигает значения Т, процесс продолжается при другом характере зависимости

Найти температуру Т, считая константы В и D, а также ν количество молей

газа известными.

16. В координатах p, V задан цикл 1−2−3−1 (см. рис.). Изобразить этот цикл в

координатах ρ, Т. Ρ − плотность газа, процесс 3−1 − изотермический. Ответ обосновать.

17. Один моль идеального газа расширяется изобарически. При этом оказалось, что

α = V/T = 2,8·10−3 м3/К. Определить концентрацию молекул газа при температуре Т1 = 103 К.

19. Аэростат объемом V = 300 м3 наполняется молекулярным водородом при температуре Т = 300 К

и давлении p = 105 Па. Какое время будет производиться наполнение оболочки аэростата, если из

баллонов каждую секунду переходит в аэростат Δm = 25 г водорода? До наполнения газом оболочка

аэростата водорода не содержала; газ считать идеальным.

20. Закрытый сосуд объемом V = 10 см3 имеет трещину, через которую ежесекундно проникает

ΔN = 106 частиц газа. Какое время понадобится для наполнения сосуда до нормального давления

р = 105 Па, если скорость проникновения частиц остается постоянной и начальное давление в сосуде

р0 = 0? Температура сосуда с газом Т = 273 К.

21. Цилиндрический сосуд длиной l = 85 см разделен на две части легкоподвижным

поршнем (см. рис.). При каком положении поршня давление в обеих частях цилиндра будет

одинаково, если одна часть заполнена кислородом, а другая водородом такой же массы?

Температура в обеих частях цилиндра одинакова.

22. Какое давление воздуха должно быть в сосуде, объем которого V = 10 л, чтобы при соединении

его с сосудом объемом V2 = 30 л, в котором находится воздух при давлении р2 = 105 Па, установилось

давление р = 3·105 Па? Температуру считать постоянной.

23. В сосуде объемом V1 находится одноатомный газ при давлении p1 и температуре T1, а в сосуде

объемом V2 такой же газ при давлении р2 и температуре Т2. Какое давление и температура установятся в

сосудах при их соединении? Теплообменом с окружающей средой и стенками сосудов пренебречь.

24. Приближенно воздух можно считать смесью азота (η1 = 80% по массе), кислорода (η2 = 16%) и

углекислого газа (η3 = 4%). Найти эффективную молярную массу М воздуха, т. е. молярную массу

такого газа, который при одинаковых параметрах со смесью будет иметь ту же массу.

25. В сосуде при давлении р = 105 Па и температуре t = 27°С находится смесь азота, кислорода и

гелия, массы которых равны. Найти плотность смеси газов.

26. Плотность газа, состоящего из смеси гелия и аргона, ρ = 2 кг/м3 при давлении р = 150 кПа и

температуре t = 27°С. Сколько атомов гелия содержится в газовой смеси объемом V = 1 см3?

27. Сосуд разделен пополам полупроницаемой перегородкой. Объем каждой части V = 1 л. В левую

половину введены водород массой m1 = 2 г и азот массой m2 = 28 г. Справа от перегородки − вакуум.

Какие давления установятся в обеих частях сосуда, если перегородка пропускает только водород, а

температура остается постоянной Т = 373 К?

28. Закрытый сосуд разделен на две равные половины поршнем, который может перемещаться без

трения. Давление и температура в обеих половинах одинаковы. В левой части находится чистый газ 1, в

правой − смесь газов 1 и 2, причем их парциальные давления равны. В некоторый момент поршень

становится проницаемым для газа 2. Во сколько раз η увеличится объем левой части после того, как

установится равновесие?

29. Некоторое количество водорода находится при температуре T1 = 200 К и давлении p1 = 400 Па.

Газ нагревают до температуры Т2 = 104 К, при которой молекулы водорода полностью распадаются на

атомы. Определить давление газа, если его объем и масса не изменились.

30. В сосуде находится озон (O3) при температуре t1 = 527°С. Через некоторое время он полностью

превращается в кислород (O2), температура устанавливается t2 = 127°С. На сколько процентов

изменилось давление в баллоне?

Источник

Как рассчитать давление в сосуде

• Сосуд
• Жидкость с известной плотностью
• Знание закона Паскаля
• Ареометр или пикнометр
• Мерная мензурка
• Весы
• Таблица поправок для взвешивания на воздухе
• Линейка

Лучше пользоваться набором ареометров, в который входят приборы для измерения плотности жидкостей легче или тяжелее воды. Существуют специальные ареометры для измерения плотности спирта, молока и некоторых других жидкостей.

Чтобы измерить плотность жидкости ареометром, сосуд должен быть не менее 0,5 л.

Если рассматривать жидкость как несжимаемую, то давление на все поверхности сосуда будет равномерным.

Измерение плотность с помощью пикнометра более точное, хотя и более трудоемкое. Вам понадобятся еще аналитические весы, дистиллированная вода, спирт, эфир и термостат. Такое измерение проводят в основном в специально оснащенных лабораториях. Взвесьте прибор на аналитических весах, которые дают высокую точность (до 0,0002 г). Заполните его дистиллированной водой, чуть выше расположения метки, и закройте пробкой. Поместите пикнометр в термостат и выдержите 20 минут при температуре 20оС. Уменьшите количество воды до метки. Излишки уберите пипеткой и снова закройте пикнометр. Поместите его в термостат на 10 минут, проверьте, совпадает ли уровень жидкости с меткой. Протрите пикнометр снаружи мягкой салфеткой и оставьте на 10 минут за стеклом коробки аналитических весов, после чего снова взвесьте. Узнав таким образом точную массу прибора, вылейте из него воду, сполосните спиртом и эфиром, продуйте. Заполните пикнометр жидкостью, плотность которой нужно узнать, и действуйте точно так же, как и с дистиллированной водой.

Если нет специального прибора, можно измерить плотность с помощью весов и мерной мензурки. Поставьте на весы мензурку и уравновесьте чашечки. Запишите массу. Наполните мензурку исследуемой жидкостью на заданную единицу объема и снова взвесьте. Разница в массах является массой жидкости в заданном объеме. Поделив массу на объем, вы получите плотность.

Источник

Какое давление воздуха должно быть в сосуде объем которого

Задачи по физике — это просто!

Вспомним

1). Если масса газа не меняется:

2). Формулы газовых законов:

3). Если в условиях задачи задан переход из состояния p1V1T1 в состояние p2V2T2, используем формулу:

При этом, если один из параметров const, его можно сократить, и тогда мы получаем одну из формул газовых законов.

3). Если в условиях задачи известны только 2 параметра из трех (p,V,T), используем формулу:

Не забываем

Решать задачи надо всегда в системе СИ!

А теперь к задачам!

Типовые задачи из курса школьной физики по термодинамике на вычисление макропараметров (p,V,T) газа.

Задача 1

Найти массу природного горючего газа объемом 64 м 3 , считая, что объем указан при нормальных условиях. Молярную массу природного газа считать равной молярной массе метана (СН4).

Задача 2

Воздух объемом 1,45 м 3 , находящийся при температуре 20 o C и давлении 100 кПа, превратили в жидкое состояние. Какой объем займет жидкий воздух, если его плотность 861 кг/м 3 ?

Задача 3

Какое количество вещества содержится в газе, если при давлении 200 кПа и температуре 240 К его объем равен 40 литров?

Задача 4

В одинаковых баллонах при одинаковой температуре находятся водород (H2) и углекислый газ (CO2). Массы газов одинаковы. Какой из газов и во сколько раз производит большее давление на стенки баллона?

Задача 5

Газ при давлении 0,2 МПа и температуре 15 о С имеет объем 5 литров. Чему равен объем газа этой массы при нормальных условиях?

Задача 6

При температуре 27 о С давление газа в закрытом сосуде было 75 кПа. Каким будет давление при температуре -13 о С?

Задача 7

В баллоне находится газ под давлением.

Определить, какой объем занимал бы этот газ при нормальных условиях (t=0 o C, давление 101 325 Па), если известны объем баллона — V1, температура газа в баллоне — t1, давление газа в баллоне — p1.

Задача 8

Определить давление сжатого воздуха в баллоне, если известны вместимость баллона, температура и масса газа.

Задача 9

В баллоне находится смесь газов (гелий и аргон). Определить давление смеси газов на стенки сосуда, если известны вместимость баллона, температура смеси и масса каждого газа.

Задача 10

Определить молярную массу газа, если известна его плотность и температура при нормальном атмосферном давлении.

Задача 11

Баллон заполнен газом, известны вместимость баллона — V1, температура газа — t1 и давление газа — p1. Какой объем занимал бы этот газ при нормальных условиях (температура t2=0 o C, давление р2= 101 325 Па)?

Задача 12

Определить температуру газа по шкале Цельсия, если объем 4 молей газа при давлении 100 кПа составляет 20 литров.

Задача 13

Определить массу воздуха объемом 40 литров при нормальном атмосферном давлении (101325 Па) и температуре 20 o C.

Источник

Источник