Класс!ная физика



Примеры решения задач по теме «Определение параметров газа по графикам изопроцессов»

«Физика - 10 класс»

При решении многих задач на газовые законы требуется построение графиков, изображающих разного рода процессы. На графиках обозначаем точки, определяющие состояния системы. Имеем в виду, что можно изобразить только равновесные процессы, при которых каждое промежуточное состояние равновесное, т. е. температура и давление одинаковы во всех точках данного объёма.


Задача 1.


Постройте изобары для водорода массой 2 г при нормальном атмосферном давлении р0 в координатах р, Т;  р, V;  V, Т.


Р е ш е н и е.


На графиках зависимости р от Т и р от V изобара представляет собой прямую, параллельную либо оси Т, либо оси V (рис. 10.5, а и б). Так как то графиком зависимости V от Т является прямая, проходящая через начало отсчёта. Учитывая, что m = 0,002 кг, М = 0,002 кг/моль, R = 8,31 Дж/(моль • К) и р0 = 105 Па, можно записать: V = ВТ, где В частности, при Т = 100 К V ≈ 8 • 10-3 м3. График зависимости V от Т показан на рисунке (10.5, в).


Задача 2.


Выведите уравнение Клапейрона при переходе газа из состояния 1 (Р1, V1, Т1) в состояние 2 (р2, V2, Т2) (рис. 10.6, а).


Р е ш е н и е.


Переведём газ из состояния 1 в состояние 2, совершив два процесса: изотермический из состояния 1 в состояние 1', поддерживая постоянную температуру T1, и изобарный из состояния 1' в состояние 2, поддерживая постоянным давление р2 (рис. 10.6, б).

Согласно закону Бойля—Мариотта запишем: P1V1 = p2V', согласно закону Гей-Люссака Выразив из первого и второго уравнений V' и приравняв правые части полученных равенств, запишем: Перенеся параметры с индексом 1 в левую часть, а параметры с индексом 2 в правую, получим уравнение Клапейрона Для вывода уравнения мы использовали два экспериментально установленных закона: изотермический и изобарный.


Задача 3.


На графике (рис. 10.7) показан переход газа, взятого в количестве 2 моль, из состояния А в состояние В. Определите изменение температуры газа, а также максимальное значение температуры при этом переходе.


Р е ш е н и е.


По графику видно, что сначала газ нагревался при постоянном давлении, а затем давление уменьшалось при постоянном объёме, при этом температура уменьшалась. Обратим внимание на то, что произведение давления на объём в состояниях А и В одно и то же и равно 4000 Па • м3.

Согласно закону Менделеева—Клапейрона ΔТ = 0.

Начертим изотермы, проходящие через отмеченные состояния. Согласно графикам максимальная температура соответствует промежуточному состоянию 1', для которого V = 4 л, а давление 4 • 106 Па. Тогда Т = 962 К.


Задача 4.


На рисунке (10.8, а) изображён график перехода газа из состояния А в состояние В в координатах р, V. Постройте график этого перехода в координатах р, Т и V, Т.


Р е ш е н и е.


Сначала построим график перехода в координатах р, Т. Поставим точку, соответствующую состоянию А газа (рис. 10.8, б). Процесс А—1 изотермический. При этом давление газа уменьшается. Процесс 1—2 изобарный. Построим отрезок, параллельный оси абсцисс. Процесс 2—В изохорный, при этом температура газа уменьшается. Начертим изохору, проходящую через точку 2. Конечное состояние соответствует давлению рB.

Аналогично строим переход в координатах V, Т (рис. 10.8, в). При процессе А—1 объём газа увеличивается при постоянной начальной температуре. При процессе 1—2 объём увеличивается при постоянном давлении. Изобара проходит через начало координат. Конечное состояние соответствует объёму VB. Затем процесс изохорный, при этом температура газа понижается.


Источник: «Физика - 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский




Основные положения МКТ. Тепловые явления - Физика, учебник для 10 класса - Класс!ная физика

Почему тепловые явления изучаются в молекулярной физике --- Основные положения молекулярно-кинетической теории. Размеры молекул --- Примеры решения задач по теме «Основные положения МКТ» --- Броуновское движение --- Силы взаимодействия молекул. Строение газообразных, жидких и твёрдых тел --- Идеальный газ в МКТ. Среднее значение квадрата скорости молекул --- Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов --- Примеры решения задач по теме «Основное уравнение молекулярно-кинетической теории» --- Температура и тепловое равновесие --- Определение температуры. Энергия теплового движения молекул --- Абсолютная температура. Температура — мера средней кинетической энергии молекул --- Измерение скоростей молекул газа --- Примеры решения задач по теме «Энергия теплового движения молекул» --- Уравнение состояния идеального газа --- Примеры решения задач по теме «Уравнение состояния идеального газа» --- Газовые законы --- Примеры решения задач по теме «Газовые законы» --- Примеры решения задач по теме «Определение параметров газа по графикам изопроцессов»



Устали? - Отдыхаем!

Вверх