01 Молекулярно-кинетическая теория
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В цилиндрическом сосуде под массивным поршнем находится газ. Поршень не закреплён и может перемещаться в сосуде без трения
(см. рисунок). В сосуд закачивается ещё такое же количество газа при неизменной температуре. Как изменятся в результате
этого давление газа и концентрация его молекул? Для каждой величины определите соответствующий характер
изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источники:
А) Поскольку поршень не закреплён, то давление газа равно сумме атмосферного давления и давления поршня, а значит, оно не зависит от количества вещества газа. Давление газа не изменится.
Б) По условию температура неизменна, значит, из уравнения состояния идеального газа:
концентрация молекул газа тоже не изменится.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В цилиндрическом сосуде под поршнем находится газ. Поршень не закреплён и может перемещаться в сосуде без трения (см. рисунок). Газ медленно охлаждают. Как изменятся в результате этого давление газа и концентрация его молекул?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источники:
Поскольку поршень не закреплён, то условие равновесия поршень выглядит так:
здесь - давление атмосферы,
- давление на газ со стороны поршня, так как эти величины не меняются, то и давление
газа
не изменится.
Так как процесс изобарный, то выполняется закон Гей-Люссака: , так как температура уменьшается, то и объём газа
будет уменьшаться.
Концентрация газа равняется , так как объём уменьшается, то
будет увеличиваться
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Идеальный газ совершает два процесса. В процессе 1 газ сначала нагревался при постоянном давлении, потом его давление
увеличивалось при постоянном объеме, затем при постоянной температуре давление газа уменьшилось до первоначального значения.
В процессе 2 объем газа с давлением сначала увеличивались, затем его объем уменьшался при постоянном давлении, потом давление
газа уменьшалось при постоянном объеме и газ вернулся в первоначальное состояние. Какие из графиков в координатных осях
соответствует этим изменениям состояния газа?
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого процесса в указанном порядке.
Распишем, как должны выглядеть процессы в координатах .
Процесс 1:
Газ сначала нагревался при постоянном давлении, значит на графике это будет горизонтальная прямая. Потом его давление
увеличивалось при постоянном объеме — это будет вертикальная прямая. Затем при постоянной температуре давление газа
уменьшилось до первоначального значения — на графике это будет гипербола.
Нам подходит первый вариант.
Процесс 2:
Объем газа с давлением сначала увеличивались, значит на графике это прямая, направленная под углом к осям. Затем его объем
уменьшался при постоянном давлении — на графике это будет горизонтальная прямая. Потом давление газа уменьшалось при
постоянном объеме – это будет вертикальная прямая.
Нам подходит график 4.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Идеальный газ совершает два процесса. В процессе 1 газ сначала охлаждался при постоянном давлении, потом его давление
уменьшалось при постоянном объеме, затем при постоянной температуре объем газа увеличился до первоначального значения
давления. В процессе 2 температура газа уменьшалась при постоянном давлении, потом давление газа увеличивалось при
постоянном объеме, а затем температура газа оставалась неизменной при уменьшении давления. Какие из графиков в координатных
осях соответствует этим изменениям состояния газа?
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого процесса в указанном порядке.
Распишем, как должны выглядеть процессы в координатах .
Процесс 1:
Газ сначала охлаждался при постоянном давлении — горизонтальная прямая. Потом его давление уменьшалось при постоянном
объеме — прямая, направленная под углом к осям. Затем при постоянной температуре объем газа увеличился до первоначального
значения давления — вертикальная прямая.
Процесс 2:
Температура газа уменьшалась при постоянном давлении — горизонтальная прямая. Потом давление газа увеличивалось при
постоянном объеме — прямая, направленная под углом к осям. А затем температура газа оставалась неизменной при уменьшении
давления — вертикальная прямая.
Нам подходит вариант 3.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Идеальный газ совершал два процесса. В процессе 1 газ сначала охлаждался при постоянном давлении, потом его давление
уменьшалось при постоянном объеме, затем при увеличении температуры давление газа увеличилось до первоначального значения.
В процесс 2 газ сначала давление газа уменьшалось при постоянной температуре, потом газ расширялся при постоянном давлении,
затем увеличивал давление до первоначального, при постоянном объеме. Какие из графиков в координатных осях
соответствует этим изменениям состояния газа?
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого процесса в указанном порядке.
Распишем, как должны выглядеть процессы в координатах .
Процесс 1:
Газ сначала охлаждался при постоянном давлении — горизонтальная прямая. Потом его давление уменьшалось при постоянном
объеме — вертикальня прямая. Затем при увеличении температуры давление газа увеличилось до первоначального значения —
прямая, направленная под углом к осям.
Это график 4.
Процесс 2:
Сначала давление газа уменьшалось при постоянной температуре — гипербола. Потом газ расширялся при постоянном давлении —
горизонтальная прямая. Затем увеличивал давление, до первоначального, при постоянном объеме — вертикальная
прямая.
Таким образом, нам подходит вариант 1.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Идеальный газ совершает два процесса. В процессе 1 газ сначала нагревался при постоянном давлении, потом его давление
уменьшалось при постоянном объеме, затем при постоянной температуре давление газа увеличилось до первоначального значения. В
процессе 2 газ адиабатически расширялся, затем давление газа увеличивалось при постоянной температуре, а в конце температура
газа уменьшалось при уменьшении объема газа. Какие из графиков в координатных осях соответствует этим изменениям
состояния газа?
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого процесса в указанном порядке.
Распишем, как должны выглядеть процессы в координатах .
Процесс 1:
Газ сначала нагревался при постоянном давлении — горизонтальная прямая. Потом его давление уменьшалось при постоянном
объеме — прямая, направленная под углом к осям. Затем при постоянной температуре давление газа увеличилось до
первоначального значения — вертикальня прямая.
Подходит график 1.
Процесс 2:
Газ адиабатически расширялся — неравнобокая гипербола. Затем давление газа увеличивалось при постоянной температуре —
вертикальная прямая. А в конце температура газа уменьшалось при уменьшении объема газа — горизонтальная прямая.
Таким образом, подходит график 4.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В сосуде неизменного объема находится идеальный газ. Часть газа выпускали из сосуда так, что давление оставалось неизменным.
Как изменились при этом температура газа, оставшегося в сосуде, и количество вещества?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Температура — 1
1)Уравнение состояния газа:
где — давление газа,
— объем, занимаемый газом,
— количество вещества газа,
— универсальная газовая
постоянная,
— абсолютная температура.
Выразим температуру газа:
При уменьшении количества газа (,
) температура увеличится.
Количество вещества — 2
2) Так как из сосуда выпустили часть газа, то количество вещества уменьшилось.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В цилиндрическом сосуде под поршнем находится газ. Поршень может перемещаться в сосуде без трения. На дне сосуда лежит
стальной шарик. Из сосуда выпускается половина газа при неизменной температуре. Как изменится в результате этого объём газа и
его давление?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Объем газа — 2
1) Так как поршень подвижный (не закреплен), то процесс будет происходить при постоянном давлении. Уравнение состояния
газа:
где — давление газа,
— объем, занимаемый газом,
— количество вещества газа,
— универсальная газовая
постоянная,
— абсолютная температура.
Выразим отсюда объем газа:
При уменьшении количества вещества газа (,
) его объем уменьшится.
2) Давление — 3
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В цилиндрическом сосуде под поршнем находится газ. Поршень может перемещаться в сосуде без трения. На дне сосуда лежит
стальной шарик. Из сосуда выпускается половина газа при неизменной температуре. Как изменится в результате этого объём газа и
действующая на шарик архимедова сила?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Объем газа — 2
1) Так как поршень подвижный (не закреплен), то процесс будет происходить при постоянном давлении. Уравнение состояния
газа:
где — давление газа,
— объем, занимаемый газом,
— количество вещества газа,
— универсальная газовая
постоянная,
— абсолютная температура.
Выразим отсюда объем газа:
При уменьшении количества вещества газа (,
) его объем уменьшится.
Сила Архимеда — 3
2) Сила Архимеда:
где — плотность газа,
— ускорение свободного падения,
— объем шарика.
Плотность газа по определению равна:
где — масса газа.
Подставим (1) в (2) с учетом того, что , где
— молярная масса газа:
Плотность газа не изменится и сила Архимеда, следовательно, тоже.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В закрытом сосуде находится идеальный газ. Как при охлаждении сосуда с газом изменятся величины: давление газа и его
плотность?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
1) Уравнение состояния газа:
где — давление газа,
— объем, занимаемый газом,
— количество вещества газа,
— универсальная газовая
постоянная,
— абсолютная температура.
Выразим отсюда давление:
Так как , а температура уменьшается, значит, давление газа уменьшается (изохорный процесс).
2) Плотность газа:
где — масса газа.
Так как никакие величины не изменяются, то плотность газа также остается неизменной.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В вертикальном цилиндрическом сосуде под подвижным поршнем массой , способным скользить без трения вдоль стенок сосуда,
находится идеальный газ. Газу сообщают некоторое количество теплоты. Как в этом процессе изменяются следующие
физические величины: концентрация молекул и средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул газа?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Концентрация — 2
1) Концентрация молекул:
где — количество молекул газа в объеме
.
Объем в данном процессе увеличивается, а количество молекул не меняется. Следовательно, концентрация молекул газа
уменьшается.
Средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул газа — 1
2) Среднюю кинетическую энергию можно найти по формуле:
где — постоянная Больцмана,
— абсолютная температура газа.
Так как температура увеличивается, то также увеличивается.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В цилиндрическом сосуде под поршнем находится газ. Поршень не закреплён и может перемещаться в сосуде без трения (см. рисунок). В сосуд закачивается ещё такое же количество газа при неизменной температуре. Как изменится в результате этого давление газа и концентрация его молекул?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Давление — 3
1) Так как поршень подвижный (не закреплен), то процесс будет происходить при постоянном давлении.
Концентрация — 3
2) Давление газа связано с его концентрацией:
где — постоянная Больцмана,
— концентрация молекул газа,
— абсолютная температура газа.
Выразим концентрацию газа:
Так как давление и температура постоянны, то концентрация не изменится.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В сосуде неизменного объема находится идеальный газ. Часть газа выпускали из сосуда так, что давление оставалось неизменным.
Как изменились при этом температура газа, оставшегося в сосуде, и его плотность?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Температура газа — 1
1)Уравнение состояния газа:
где — давление газа,
— объем, занимаемый газом,
— количество вещества,
— универсальная газовая постоянная,
— абсолютная температура.
Выразим температуру газа:
При уменьшении количества газа (,
) его температура увеличится.
Плотность — 2
2) Плотность газа:
где — масса газа.
Так как объем газа не изменяется, а его масса уменьшается, то плотность газа также уменьшается.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В неглубоком сосуде наблюдают установившийся процесс кипения воды, при этом со дна сосуда к поверхности поднимается газовый пузырёк. Как изменяется при подъёме объём пузырька и средняя кинетическая энергия молекул водяного пара?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
1) Давление столба жидкости:
где – плотность воды,
– высота столба воды.
Так как в сосуде установившийся процесс кипения воды, то число вылетевших из жидкости молекул воды, в среднем, равно числу
их поглощения водой. Следовательно, температура пара, примерно постоянна, так как при подъеме давление на пузырек
уменьшается, то объём пузырька будет увеличиваться.
2) Так как в сосуде установившийся процесс кипения воды, то число вылетевших из жидкости молекул воды, в среднем, равно числу
их поглощения водой. Следовательно, температура пара, примерно постоянна, а значит, постоянна и средняя кинетическая энергия
его молекул.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В результате некоторого процесса, совершаемого с постоянным количеством газа, давление газа в сосуде увеличивается в 3 раза, а плотность газа увеличивается в 2 раза.
Как в результате этого изменяются объём газа и температура газа?
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.
Формула плотности имеет вид:
где – объём газа.
При этом , то есть для увеличения плотности в 2 раза объём должен уменьшится в 2 раза.
Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона:
где – давление,
– температура газа,
– молярная масса.
Откуда
Одновременное увеличение давления газа в сосуде в 3 раза и увеличивается плотности газа в 2 раза должно привести к увеличению температуры в 1,5 раза.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Один моль одноатомного идеального газа участвует в процессе 1-2-3, график которого изображён на рисунке в координатах p-V, где
– давление газа,
– объём газа. Как изменяются плотность газа в ходе процесса 1-2 и абсолютная температура газа
в ходе
процесса 2-3. Масса газа остаётся постоянной.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Формула плотности имеет вид:
где – масса газа,
– объём газа.
Так как в процессе 1-2 объём увеличивается, то плотность уменьшается.
В процессе 2-3 объём постоянен, тогда по закону Шарля:
так как давление увеличивается, то увеличивается и температура.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В сосуде неизменного объёма находилась при комнатной температуре смесь двух идеальных газов, по 1 моль каждого.
Половину содержимого сосуда выпустили, а затем добавили в сосуд 1 моль первого газа. Температура в сосуде
поддерживалась неизменной. Как изменились в результате парциальное давление первого газа и суммарное давление смеси
газов?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилось
2) уменьшилось
3) не изменилось
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источники:
Уравнение состояния газа:
где — давление газа,
— объем, занимаемый газом,
— количество вещества газа,
— универсальная газовая
постоянная,
— абсолютная температура.
Когда выпустили половину смеси, то каждого газа уменьшилось на 0,5 моль, добавили 1 моль первого газа, то есть количество
первого газа увеличилось и давление увеличилось.
Количество вещества в сосуде в итоге осталось прежним, следовательно, суммарное давление смеси газов не изменилось
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Один моль одноатомного идеального газа участвует в процессе 1-2-3, график которого изображён на рисунке в
координатах p-V, где – давление газа,
– объём газа.
Как изменяются абсолютная температура газа в ходе процесса 2-3 и концентрация молекул газа
в ходе процесса
2-3?
Масса газа остаётся постоянной.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
В процессе 2-3 объём постоянен, тогда по закону Шарля:
так как давление увеличивается, то увеличивается и температура.
В процессе 2-3 объём постоянен. Концентрация равна:
так как количество молекул не изменяется (масса газа постоянна), то и концентрация газа также не изменяется
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Детский тёмно-зелёный воздушный шарик надули на солнечном пляже, а затем внесли в тень под деревом. Как начали при этом изменяться объём воздуха в шарике и средняя кинетическая энергия молекул в шарике? Оболочка шарика тонкая, упругая и мягкая.
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.
При внесении шарика в тень температура воздуха в шарике уменьшается. Среднюю кинетическую энергию можно найти по формуле:
где — постоянная Больцмана,
— абсолютная температура газа.
Так как температура уменьшается, то также уменьшается.
Из-за охлаждения шарик сдувается и объём уменьшается.
Давление газа уравновешивает давление атмосферы и давление сил упругости шарика:
В процессе атмосферное давление не изменяется, а из-за того, что шарик начинает сдуваться, то давление сил упругости уменьшается (чем меньше деформация шарика, тем меньше силы упругости, тем меньше давление сил упругости), то есть давление газа также уменьшается.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В сосуде неизменного объёма находилась при комнатной температуре смесь двух идеальных газов, по 2 моль каждого. Половину содержимого сосуда выпустили, а затем добавили в сосуде 1 моль второго газа. Температура в сосуде поддерживалась неизменной. Как изменились в результате парциальное давление второго газа и суммарное давление смеси газов?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилось
2) уменьшилось
3) не изменилось
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Уравнение состояния газа:
где — давление газа,
— объем, занимаемый газом,
— количество вещества газа,
— универсальная газовая
постоянная,
— абсолютная температура.
Когда выпустили половину смеси, то каждого газа уменьшилось на 1 моль, добавили 1 моль второго газа, то есть количество второго газа не изменилось и давление не изменилось.
Количество вещества в сосуде в итоге уменьшилось, следовательно, суммарное давление смеси газов уменьшилось.