Изопроцессы в разреженном газе с постоянным числом молекул N (с постоянным количеством вещества ν)

[рис.] Сосуд с воздухом, отделённым от атмосферы поршнем, поместили в сосуд с водой и прикрепили ко дну кастрюли нитью, не дающей сосуду всплыть на поверхность. Начальная температура воздуха в сосуде и воды в кастрюле t1 =18 °С. Кастрюлю помещают в холодильник. Ниже какой температуры t2 должна охладиться вода, чтобы сосуд опустился на дно кастрюли? Начальный объём воздуха в сосуде V1 = 2 дм3. Масса сосуда с поршнем m = 2,2 кг. Сосуд и поршень изготовлены из стали, плотность которой ρ = 7800 кг/м3. Поршень может скользить без трения со стенками сосуда. Считать массу воздуха в сосуде намного меньшей, чем масса сосуда с поршнем.

Гелий в количестве $\nu=3$ моль изобарно сжимают, совершая работу $A_1=2{,}4$ кДж. При этом температура гелия уменьшается в 4 раза: $T_2=\frac{T_1}{4}$ . Затем газ адиабатически расширяется, при этом его температура изменяется до значения $T_3=\frac{T_1}{8}$ . Найдите работу газа А2 при адиабатном расширении. Количество вещества в процессах остаётся неизменным.

В вертикальном цилиндрическом сосуде с площадью поперечного сечения S = 5 см2, под подвижным поршнем массой М = 1 кг с лежащим на нём грузом массой m = 0,5 кг находится воздух при комнатной температуре. Первоначально поршень находился на высоте h1 = 13 см от дна сосуда. На сколько изменится эта высота, если груз снять с поршня? Воздух считать идеальным газом, а его температуру – неизменной. Атмосферное давление равно 105 Па. Трение между стенками и поршнем не учитывать.

[рис.] На рисунке в координатах р–Т, где р – давление газа, Т – абсолютная температура газа, показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом. Количество вещества газа постоянно. Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие процессы на графике.

[рис.] На рисунке приведены графики двух изотермических процессов, проводимых с одной и той же массой одноатомного идеального газа. Выберите два верных утверждения о процессах, происходящих с газом.

На рисунке представлен график зависимости давления некоторой постоянной массы кислорода от его объёма в адиабатном процессе. В исходном состоянии (точка А) температура газа равна 300 К. Какую температуру будет иметь кислород при возрастании давления на $0{,}8\cdot 10^4$ Па? | [рис.]

На рис. 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его объёма V в процессе 1 $-$ 2 $-$ 3. Постройте график этого процесса в переменных p $-$ V (p $-$ давление газа). Точка, соответствующая состоянию 1, уже отмечена на рис. 2. Построение объясните, опираясь на законы молекулярной физики. [рис.] | [рис.] Рис. 1 | Рис. 2

При изохорном нагревании идеального газа на 300 К его давление удвоилось. Какова была первоначальная абсолютная температура газа?

На графиках А и Б приведены диаграммы p $-$ V и p $-$ T для процессов 1 $-$ 2 и 3 $-$ 4, проводимых с 1 моль аргона. На диаграммах p $-$ давление, V $-$ объём и T $-$ абсолютная температура газа. Установите соответствие между графиками и утверждениями, характеризующими изображённые на графиках процессы. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. | ГРАФИКИ | | УТВЕРЖДЕНИЯ А) | [рис.] Б) | [рис.] | | 1) | Газ отдаёт положительное количество теплоты, при этом его внутренняя энергия уменьшается. 2) | Газ отдаёт положительное количество теплоты, при этом его внутренняя энергия не изменяется. 3) | Газ получает положительное количество теплоты, при этом его внутренняя энергия не изменяется. 4) | Газ получает положительное количество теплоты, при этом его внутренняя энергия увеличивается.

[рис.] На рисунке приведён график зависимости давления 1 моль разреженного газа от температуры. Изменения происходят в направлении, указанном стрелкой. Какой из участков соответствует изотермическому расширению газа?

[рис.] На рисунке показано изменение состояния идеального газа в количестве 4 моль. Какая температура соответствует состоянию 2?

Разреженный гелий в количестве 10 моль изохорно охлаждается. Во сколько раз уменьшится давление газа на стенки сосуда при понижении его абсолютной температуры в 4 раза?

[рис.] На графике изображена зависимость объёма неизменной массы разреженного газа от температуры. Изменения происходят в направлении, указанном стрелкой. Какой из участков соответствует изотермическому сжатию газа?

С идеальным газом происходит изохорный процесс, в котором в результате увеличения абсолютной температуры газа в 2 раза его давление возросло на 75 кПа. Масса газа постоянна. Каково было первоначальное давление газа?

С помощью барометра проводились измерения атмосферного давления. Верхняя шкала барометра проградуирована в килопаскалях, а нижняя шкала $-$ в миллиметрах ртутного столба (см. рисунок). Погрешность измерений давления равна цене деления шкалы барометра. Чему равно атмосферное давление в килопаскалях по результатам этих измерений? [рис.] Ответ: ( ± ) кПа.

Разреженный кислород в количестве 15 моль изотермически расширяется. Во сколько раз уменьшится давление газа на стенки сосуда при увеличении его объёма в 3 раза?

[рис.] На рисунке представлен график зависимости объёма идеального газа от его температуры в некотором процессе. В состоянии 1 давление газа было равно нормальному атмосферному давлению. Какое давление соответствует состоянию 2, если масса газа остаётся неизменной?

Один моль одноатомного идеального газа участвует в процессе 1 $-$ 2 $-$ 3, график которого изображён на рисунке в координатах p $-$ V, где p $-$ давление газа, V $-$ объём газа. Как изменяются абсолютная температура газа Т в ходе процесса 1 $-$ 2 и плотность газа ρ в ходе процесса 2 $-$ 3? Масса газа остаётся постоянной. [рис.] Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) | увеличивается 2) | уменьшается 3) | не изменяется Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться. Абсолютная температура газа в ходе процесса 1 $-$ 2 | Плотность газа в ходе процесса 2 $-$ 3 |

Ученику необходимо на опыте обнаружить зависимость давления газа, находящегося в сосуде, от объёма сосуда. У него имеется пять различных сосудов с манометрами. Сосуды наполнены равными массами различных газов при различной температуре (см. таблицу). Какие два сосуда необходимо взять ученику, чтобы провести данное исследование? № сосуда | Объём сосуда, л | Температура газа в сосуде, К | Газ в сосуде 1 | 5 | 290 | гелий 2 | 3 | 290 | гелий 3 | 3 | 290 | азот 4 | 3 | 320 | азот 5 | 5 | 320 | гелий Запишите в ответе номера выбранных сосудов. Ответ: | |

Идеальный газ в количестве 5 моль нагревается от t1 = 127 °С до t2 = 227 °С в сосуде постоянного объёма. Чему равно отношение давлений $\frac{p_1}{p_2}$ идеального газа?

[рис.] 1 моль одноатомного идеального газа участвует в процессе 1–2–3, график которого изображён на рисунке в координатах p–V, где p – давление газа, V – объём газа. Как изменяются плотность ρ газа в ходе процесса 1–2 и абсолютная температура Т газа в ходе процесса 2–3? Масса газа остаётся постоянной. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) | увеличивается 2) | уменьшается 3) | не изменяется Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться. Плотность газа в ходе процесса 1–2 | Абсолютная температура газа в ходе процесса 2–3 |

С помощью барометра проводились измерения атмосферного давления. Верхняя шкала барометра проградуирована в килопаскалях, а нижняя шкала $-$ в миллиметрах ртутного столба (см. рисунок). Погрешность измерений давления равна цене деления шкалы барометра. Чему равно атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба по результатам этих измерений? [рис.] Ответ: ( ± ) мм рт. ст.

При изучении процессов, происходящих с гелием, ученик занёс в таблицу результаты измерения температуры и давления одного и того же количества газа в различных равновесных состояниях. Какие два из утверждений, приведённых ниже, соответствуют результатам этих опытов? Газ считать идеальным. $№$ состояния | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 р, кПа | 100 | 90 | 75 | 50 | 55 | 75 | 100 t, °С | 27 | 27 | 27 | 27 | 57 | 177 | 327

Ученику необходимо на опыте обнаружить зависимость объёма газа, находящегося в сосуде под подвижным поршнем, от температуры газа. У него имеется пять различных сосудов с манометрами. Сосуды наполнены одним и тем же газом при различных температуре и давлении (см. таблицу). Какие два сосуда необходимо взять ученику, чтобы провести данное исследование? $№$ сосуда | Давление, кПа | Температура газа в сосуде, °С | Масса газа, г 1 | 200 | 25 | 4 2 | 260 | 30 | 8 3 | 260 | 30 | 6 4 | 300 | 35 | 6 5 | 200 | 35 | 4 В ответ запишите номера выбранных сосудов. Ответ: | |

Разреженный водород изотермически сжали. Масса газа постоянна. Давление газа на стенки сосуда увеличилось при этом в 5 раз. Во сколько раз уменьшился объём газа?

На рисунках А и Б приведены графики двух процессов: 1–2 (гипербола) и 3–4, в каждом из которых участвует 1 моль разреженного гелия. Графики построены в координатах p–V и V–T, где p – давление, V – объём и T – абсолютная температура газа. Установите соответствие между графиками и утверждениями, характеризующими изображённые на графиках процессы. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. | ГРАФИКИ | | УТВЕРЖДЕНИЯ А) | [рис.] Б) | [рис.] | | 1) | Над газом совершают положительную работу, при этом его внутренняя энергия увеличивается. 2) | Над газом совершают положительную работу, при этом газ отдаёт положительное количество теплоты. 3) | Газ получает положительное количество теплоты и совершает положительную работу. 4) | Газ получает положительное количество теплоты, при этом его внутренняя энергия увеличивается.

Один моль идеального газа участвует в процессе 1–2–3, график которого изображён на рисунке в координатах p–T, где p – давление газа, T – абсолютная температура газа. [рис.] Как изменяются объём газа V в ходе процесса 1–2 и концентрация молекул газа n в ходе процесса 2–3? Масса газа остаётся постоянной. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) | увеличивается 2) | уменьшается 3) | не изменяется Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться. Объём газа в ходе процесса 1–2 | Концентрация молекул газа в ходе процесса 2–3 |

Ученику необходимо на опыте обнаружить зависимость объёма газа, находящегося в сосуде под подвижным поршнем, от температуры газа. У него имеются пять различных сосудов с манометрами. Сосуды наполнены одним и тем же газом при различных температуре и давлении (см. таблицу). Какие два сосуда необходимо взять ученику, чтобы провести данное исследование? $№$ сосуда | Давление, кПа | Температура газа в сосуде, °С | Масса газа, г 1 | 150 | 50 | 10 2 | 200 | 50 | 15 3 | 150 | 20 | 15 4 | 200 | 20 | 10 5 | 200 | 20 | 15 Запишите в таблицу номера выбранных сосудов. Ответ: | |

[рис.] На pV-диаграмме представлен процесс 1 $-$ 2, в котором участвует разреженный аргон (p $-$ давление аргона, V $-$ его объём). Абсолютная температура газа в состоянии 1 равна 250 К. Какая абсолютная температура соответствует состоянию 2, если масса газа остаётся неизменной?

В результате изохорного перехода 1 моль идеального газа из начального состояния в конечное его давление уменьшилось в 3 раза, а температура оказалась равной 630 К. Какова начальная температура газа?