Тема . МКТ. Газовые законы

.05 Уравнение состояния идеального газа

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела мкт. газовые законы
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#27758

Кислород находится в специальном устройстве, которое обеспечивает ограничение на возможные значения объёма, давления p  , температуры T  и массы m  газа. Все возможные значения p  , T  и m  , будучи нанесёнными на трёхмерную p − T − m  диаграмму (см. рис.), лежат внутри цилиндрической поверхности, ограниченной диапазонами изменения давления от 100 кПа до 300 кПа, массы — от 1 г до 3 г и температуры — от 100 К до 300 К. Найдите минимальное и максимальное значение, которое может принимать объём газа, и укажите значения p  , T  и m  , которые соответствуют этим состояниям. Молярная масса кислорода μ = 32  г/моль.

PIC

Источники: МОШ, 2017, 10

Показать ответ и решение

Из уравнения Клапейрона–Мендлеева:

                   mRT---
pV =  νRT  ⇒  V =   M p ,   (1 )

где ν  – количество вещеста, M  – молярная масса газа.
следует, что максимальному объему соответствует максимальное произведение m  и T  при минимальном давлении pmin = 100 кП а  , а минимальному – минимальное произведение m  и T  при максимальном давлении pmax =  300кП а  .
Пусть T0 = 100  К, а m0  = 1  г. Тогда можно записать уравнение окружности для основания цилиндра:

(        )2   (        )2
  -T-−  2   +   m-- − 2   =  1
  T0            m0

Т.к. m  и T  входят в уравнение равноправно (в виде произведения), то минимум и максимум будет достигнут в тех точках, где они численно равны т.е. в точках лежащих на биссектрисе прямого угла из начала координат:

m--=  T--
m0    T0

Подставим это условие в уравнение окружности:

(  T     )2   ( T     )2         ( T     )2    1        (      1 )
  ---−  2   +   ---− 2    = 1 ⇒   ---−  2   =  --⇒  T =   2 ± √--- T0
  T0            T0                T0           2                2

Найдем для каждого случая массу

        (        )
             -1--
m1,2 =   2 ± √2--  m0

       ( (        )    (        )    )
Точ ка    2 −  √1-- T0;  2 − √1-- m0   − бл иж айш ая к нач алу коорд инат, соответствует м &#x0
                 2             2

       ( (        )    (        )    )
Точ ка    2 +  √1-- T0;  2 + √1-- m0   − сам ая удал енная от нач ала коор динат, соответств&#
                2              2

Подставляем наши величины в (1):

        (        )2
V    =   2 −  √1--  m0RT0-- ≈ 0,145 л
  min          2    M pmax

        (      1 )2 m  RT
Vmax  =   2 + √---  --0---0 ≈ 0,903 л
                2   M  pmin
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!