Вход в систему
События
on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 44 гостя.
Яндекс.Метрика

14.5. Внутренняя энергия идеального газа. Работа идеального газа.

   14.53. Газ, имевший объем V1 = 10 л и давление p = 2,0 × 105 Па, расширился изобарно до объема V2 = 28 л. Какова работа A, совершенная газом? [3,6 кДж]

   14.54. Кислород массы m = 10 г находится под давлением p = 3,0 × 105 Па при температуре t = 10 °С. После изобарного нагревания газ занял объем V2 = 10 л. Найдите изменение внутренней энергии газа и совершенную им работу A. [5,665 кДж; 2,266 кДж]

   14.55. Гелий массы m = 2,8 г нагревают: а) при постоянном давлении; б) при постоянном объеме. Подведенное к газу количество теплоты в обоих случаях равно ΔQ = 600 Дж. Найдите изменение температуры газа в обоих случаях. [41 К; 68 К]

   14.56. Для нагревания m = 1 кг неизвестного газа на ΔT = 1 K при постоянном давлении требуется количество теплоты ΔQp = 912 Дж, а при постоянном объеме ΔQV = 649 Дж. Определите молярную массу μ этого газа. [31,6 г/моль]

   14.57. В сосуде объема V = 10 л находится гелий под давлением p1 = 1,0 × 105 Па. Стенки сосуда могут выдержать Внутреннее давление p2 = 1,0 × 106 Па. Какое максимальное количество теплоты можно сообщить газу в этом сосуде? [13,5 кДж]

   14.58. График процесса, происходящего в идеальном газе, представляет собой отрезок прямой. Состояние 1 характеризуется объемом Vo, и давлением 2po, состояние 2 – объемом Vo, и давлением po. Найдите количество теплоты, которое было сообщено газу. [Q = (3/2)poVo]

   14.59. Определите давление po идеального одноатомного газа, занимающего объем V = 2,0 л, если его внутренняя энергия U = 300Дж. [1,0 × 105 Па]

   14.60. Идеальный одноатомный газ массы m нагревают при постоянном давлении так, что значение средней квадратичной скорости молекул изменяется от v1 до v2. Определите количество теплоты ΔQ сообщенное газу. [ΔQ = ((i + 2)/2i) × m(v22 − v12), i = 3]

   14.61. Идеальный одноатомный газ, взятый в количестве ν моль, нагревают при постоянном давлении. Какое количество теплоты следует сообщить газу, чтобы средняя квадратичная скорость его молекул увеличилась в n раз? Начальная температура газа равна To. [ΔQ = ((i + 2)/2) × (n2 − 1)νRTo, i = 3]

   14.62. Масса m идеального газа, находящегося при температуре To, охлаждается изохорно так, что давление падает в n раз. Затем газ расширяется при постоянном давлении. В конечном состоянии его температура достигает первоначального значения. Определите совершенную газом работу A. Молярная масса газа равна ν. [A = ((n − 1)/n) × (m/μ) × RTo]

   14.63. В вертикальном цилиндре с площадью основания S = 100 см2 находится воздух при температуре T = 290 К. На высоте H = 0,6 м от основания цилиндра расположен легкий поршень, на котором лежит груз массы m = 100 кг. Какую работу совершит газ при расширении, если его нагреть на ΔT = 50 K? Атмосферное давление po = 1,0 × 105 Па. [206 Дж]

   14.64. Некоторое количество газа занимает объем V1 = 0,01 м3 при давлении p1 = 1,0 × 105 Па и температуре T1 = 300 К. Сначала газ нагревают без изменения объема до температуры T2 = 320 К, а затем при постоянном давлении до температуры T3 = 350 К. Найдите совершенную газом работу A. [A = 100 Дж]

   14.65. В цилиндре под поршнем находится газ. Поршень соединен с дном цилиндра пружиной. При нагревании газа его объем изменяется от V1 до V2, а давление – от p1 до p2. Пренебрегая трением и массой поршня, определите совершенную при этом работу A. [A = (1/2)(p1 + p2)(V2 − V1)]

   14.66. В изотермическом процессе газ совершает работу ΔA = 1000 Дж. Чему будет равно изменение внутренней энергии газа ΔU, если ему сообщить количество теплоты вдвое большее, чем в первом случае, а процесс проводить при постоянном объеме? [ΔU = 2,0 кДж]

   14.67. Какова внутренняя энергия одноатомного газа, занимающего при температуре T объем V, если концентрация молекул n? [U = (3/2)nkTV]

   14.68. Давление ν молей идеального газа связано с температурой по закону: Т = αp2 (α = const). Найти работу газа при увеличении объема от значения V1 до значения V2. Выделяется или поглощается при этом тепло? [A = (V22 − V12)/(2ανR); тепло поглощается]

   14.69. Для нагревания некоторого количества газа с молярной массой M = 28 г/моль на ΔT = 14 K при p = const требуется количество теплоты Q = 10 Дж. Чтобы охладить его на ту же ΔT при V = const требуется отнять Q = 8 Дж. Определить массу газа. [m ≅ 0,48 г]

   14.70. В цилиндре под поршнем находится ν = 0,5 молей воздуха при температуре T = 300 K. Во сколько раз увеличится объем воздуха при сообщении ему количества теплоты Q = 13,2 кДж? Молярная теплоемкость воздуха при постоянном объеме CV = 21 Дж/(моль × К). [n = 4]

   14.71. Моль идеального газа совершает цикл из двух изохор и двух изобар. Работа газа за цикл A = 200 Дж. Максимальная и минимальная температуры в цикле отличаются на ΔT = 60 К. Отношение давлений на изобарах равно 2. Найти отношение объемов на изохорах. [≅ 3]

   14.72. Сосуд, содержащий некоторое количество азота, движется со скоростью v = 100 м/с. На сколько изменится температура азота, если сосуд внезапно остановить? [ΔT = Mv2/(5R)]

   14.73. При нагревании газа его внутренняя энергия увеличилась от 300 до 700 Дж. Какая работа была совершена газом, если на его нагревание было затрачено 1000 Дж теплоты? [600]

   14.74. При изохорном нагревании газа его внутренняя энергия увеличилась от 200 до 300 Дж. Какое количество теплоты было затрачено на нагревание газа? [100]

   14.75. При изобарном расширении газ совершил работу 100 Дж, а его внутренняя энергия увеличилась при этом на 150 Дж. Затем газу в изохорном процессе сообщили такое же количество теплоты, как и в первом процессе. На сколько увеличилась внутренняя энергия газа в результате этих двух процессов? [400]

   14.76. В изотермическом процессе газ получил 200 Дж теплоты. После этого в адиабатическом процессе газ совершил работу в два раза большую, чем в первом процессе. На сколько уменьшилась внутренняя энергия газа в результате этих двух процессов? [400]

   14.77. Моль идеального газа нагревается при постоянном давлении, а затем при постоянном объеме переводится в состояние с температурой, равной первоначальной температуре 300 К. Оказалось, что в итоге газу передано количество теплоты 12,45 кДж. Во сколько раз изменился объем, занимаемый газом? Универсальная газовая постоянная 8,31Дж/(моль × К). [6]

   14.78. Один моль идеального газа охладили изохорно так, что его давление уменьшилось в 1,5 раза, а затем изобарно нагрели до прежней температуры. При этом газ совершил работу 8300 Дж. Найдите начальную температуру (в Кельвинах) газа. Универсальная газовая постоянная 8,31 Дж/(моль × К). [3000]

   14.79. Температура идеального газа массой 10 кг меняется по закону Т = aV (а = 2 К/м). Определите работу (в мДж), совершенную газом при увеличении объема от 2 л до 4 л. Молярная масса газа 12 кг/кмоль, универсальная газовая постоянная 8,31 Дж/(моль•К). [83]