Теоретические положения

Содержание

1 Цель работы 2

Порядок выполнения работы 2

3 Содержание отчета 22

4 Контрольные вопросы 22

5 Литература 22

Приложение А. Теоретические положения 23

Приложение Б. Примеры решения задач 26

Приложение В.Применение газовых законов при решении различных

задач 29

Приложение Г 30

 

1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.1 Уметь описать состояния газа.

1.2 Уметь определить процесс изменения состояния.

1.3 Определять закон, описывающих данный процесс.

1.4 Показать на графике процесс, по которому изменяется состояние газа в данной задаче.

1.5 Строить графики изопроцессов в координатах P,V; P,T; V,T.

 

2 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

2.1 Задание 1.

Дан график состояния газа в координатах (P,V).

1) Назовите процессы переходов:

1->2

2->3

3->4

2) Запишите газовые законы для 2-х состояний газа:

1->2

2->3

3->4

3) Постройте график состояния газа в координатах (P,T) или (V,T).

Вариант 1

Вариант 2

 

Вариант 3

Вариант 4

Вариант 5

 

 

Вариант 6

Вариант 7

Вариант 8

 

 

Вариант 9

Вариант 10

2.2 Задание 2: при помощи любых 2-х изопроцессов перейти из состояния (1) в состояние (2) (max 5).

2.3 Задание 3: решить задачи по вариантам.

Вариант 1

1. В дизеле в начале такта сжатия температура воздуха 27⁰С, а давление 70 кПа. Во время сжатия объем воздуха уменьшается в 15 раз, а давление возрастает до 3,5 мПа. Определить температуру воздуха в конце сжатия. Показать на графике изменение состояния газа в координатах PV.

2. Определить число молекул в 1м³ газа, если при температуре 27⁰Сдавление газа равно 4,14*10⁵ Па. .

Вариант 2

1. В баллоне вместимостью 39л содержится 1,88кг углекислого газа ( ) при 0⁰С. При повышении температуры на 57⁰С баллон разорвался. При каком давлении произошел разрыв баллона?

2. Средняя квадратичная скорость молекул водорода при 0⁰С равна 1760 м/с. Какова средняя квадратичная скорость молекул кислорода при 273К?

Вариант 3

1. Каково давление воздуха ( ) в камере сгорания дизельного двигателя при температуре 503⁰С, если плотность воздуха равна 1,8 кг/м³.

2. На сколько градусов нужно нагреть газ при постоянном давлении, чтобы его объем увеличился в пять раз по сравнению с объемом при 0º С? Построить изобару.

Вариант 4

1. Какое давление на стенки сосуда производит газ, если средняя квадратичная скорость его молекул 500 м/с, масса газа 3г, а объем 0,5л?

2. В баллоне содержится 2кг газа при температуре 270К. Какую массу газа следует удалить из баллона, чтобы при нагревании до 300К давление осталось прежним?

Вариант 5

1. Чему равна плотность кислорода ( ) при температуре 47⁰С и давлении 1Мпа?

2. При некоторой температуре газ находится под давлением 2∙ 10⁵ Па. На сколько градусов повысилась температура газа при постоянном объеме, если давление газа стало 2,5∙ 10⁵ Па? Построить изохору.

 

Вариант 6

1. Средняя квадратичная скорость молекул кислорода при 927⁰С равна 960 м/с. Какова средняя квадратичная скорость этих молекул при 27⁰С?

2. Какой минимальной емкостью баллон следует взять для содержания в нем 0,1 кг водорода ( ), если при температуре 361К давление в нем не должно превышать 6Мпа?

Вариант 7

1. В сосуде объемом 20л находится водород массой 4 грамма при температуре 27⁰С. Определить давление водорода, если его молекулярная масса

2. Как изменится давление газа, если в закрытом сосуде средняя квадратичная скорость молекул идеального газа увеличится на 10%?

Вариант 8

1. Средняя квадратичная скорость поступательного движения молекул азота ( ), находящегося под давлением 10⁵Па, равна 1,41*10³м/с. Определить конденсацию молекул азота при этом условии:

2. В сосуде газ при 15⁰С. Если 40%газа выходит из сосуда, его температура будет 8⁰С. Во сколько раз уменьшится давление газа?

Вариант 9

1. Сосуд, содержащий газ под давлением 1,4*10⁵Па, соединили с пустым сосудом объемом 6л. После этого в обоих сосудах установилось давление 1*10⁵Па. Найти объем первого сосуда (процесс изотермический) Построить график процесса в координатах PV.

2. Сколько молекул воздуха находится в комнате размерами 12м*5м*4м при температуре 15⁰С и давлении 60МПа?

Вариант 10

1. Объем газа уменьшился от 7л до 4л, а давление газа увеличилось на 1,2атм. Определить начальное давление газа, процесс изотермический. Построить изотерму в координатах PV.

2. Определить число молекул в 1м³ кислорода, молекулярная масса которого при нормальных условиях ( ).

 

2.4 Задание 4: решить задачу поэтапно.

Вариант 1

При нагревании газа в закрытом баллоне на 1К давление увеличилось на 20%. Определить первоначальную температуру газа.

 

1. Определить последовательность действий при решении задачи:
определить, возможно ли использование газовых законов (Шарля, Гей-Люсака, Бойля-Мариотта) для данного перехода
назвать макро- и микроскопические параметры, описывающие II состояние газа
назвать газовый закон, описывающий процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2, и записать его для 2-х состояний газа
назвать макро- и микроскопические параметры, описывающие I состояние газа
назвать условия изменения состояния газа
назвать процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2
построить график изменения состояния газа в координатах PV (или VT) или PT
определить как изменяется масса при переходе газа из состояния 1 в состояние 2

 

2. Выберите правильный график:

 

3. Исходные формулы:

P₂=P₁+0,2P₁

 

 

PV=const
4. Расчетная формула:

Вариант 2

Объем некоторой массы идеального газа при нагревании на 1К (P=const) увеличился на часть первоначального объема. Какова исходная температура газа.
1. Определить последовательность действий при решении задачи:
определить, возможно ли использование газовых законов (Шарля, Гей-Люсака, Бойля-Мариотта) для данного перехода
назвать макро- и микроскопические параметры, описывающие II состояние газа
назвать газовый закон, описывающий процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2, и записать его для 2-х состояний газа
назвать макро- и микроскопические параметры, описывающие I состояние газа
назвать условия изменения состояния газа
назвать процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2
построить график изменения состояния газа в координатах PV (или VT) или PT
определить как изменяется масса при переходе газа из состояния 1 в состояние 2

 

2. Выберите правильный график:

3. Исходные формулы:






4. Расчетная формула:

Вариант 3

Газ находится в сосуде при давлении 2•10⁶Па и температуре 27⁰С. После нагревания на 50⁰С в сосуде осталось половина газа. Определить установившееся давление.
1. Определить последовательность действий при решении задачи:
определить, возможно ли использование газовых законов (Шарля, Гей-Люсака, Бойля-Мариотта) для данного перехода

 

назвать макро- и микроскопические параметры, описывающие II состояние газа

назвать газовый закон, описывающий процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2, и записать его для 2-х состояний газа
назвать макро- и микроскопические параметры, описывающие I состояние газа
назвать условия изменения состояния газа
назвать процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2
построить график изменения состояния газа в координатах PV (или VT) или PT
определить как изменяется масса при переходе газа из состояния 1 в состояние 2

 

2. Выберите правильный график:



3. Исходные формулы:
P₁V₁=P₂V₂

 

 

4. Расчетная формула:

Вариант 4

Резиновый мяч содержит 4л воздуха, находящегося при температуре 20⁰C при нормальном атмосферном давлении. Какой объем займет воздух, если мяч опустить в воду на глубину 10м? Температура воды 4⁰C.
1. Определить последовательность действий при решении задачи:
определить, возможно ли использование газовых законов (Шарля, Гей-Люсака, Бойля-Мариотта) для данного перехода
назвать макро- и микроскопические параметры, описывающие II состояние газа
назвать газовый закон, описывающий процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2, и записать его для 2-х состояний газа
назвать макро- и микроскопические параметры, описывающие I состояние газа
назвать условия изменения состояния газа
назвать процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2
построить график изменения состояния газа в координатах PV (или VT) или PT
определить как изменяется масса при переходе газа из состояния 1 в состояние 2

 

2. Выберите правильный график:



3. Исходные формулы:



PV=const


4. Расчетная формула:

Вариант 5

На дне озера глубиной 20м температура воды 7⁰C, на поверхности 25⁰C. Пузырек воздуха, имеющий объем 1мм³, медленно поднимается со дна. Чему равен его объем у поверхности воды.
1. Определить последовательность действий при решении задачи
определить, возможно ли использование газовых законов (Шарля, Гей-Люсака, Бойля-Мариотта) для данного перехода
назвать макро- и микроскопические параметры, описывающие II состояние газа
назвать газовый закон, описывающий процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2, и записать его для 2-х состояний газа
назвать макро- и микроскопические параметры, описывающие I состояние газа
назвать условия изменения состояния газа
назвать процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2
построить график изменения состояния газа в координатах PV (или VT) или PT
определить как изменяется масса при переходе газа из состояния 1 в состояние 2

 

2. Выберите правильный график:



3. Исходные формулы:






4. Расчетная формула:

 

Вариант 6

На дне озера глубиной 20м температура воды 7⁰C, на поверхности 25⁰C. Пузырек воздуха, имеющий объем 1мм³, медленно поднимается со дна. Чему равен его объем у поверхности воды
1. Определить последовательность действий при решении задачи:
определить возможно ли использование газовых законов (Шарля, Гей-Люсака, Бойля-Мариотта) для данного перехода
назвать макро- и микроскопические параметры, описывающие II состояние газа
назвать газовый закон, описывающий процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2, и записать его для 2-х состояний газа
назвать макро- и микроскопические параметры, описывающие I состояние газа
назвать условия изменения состояния газа
назвать процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2
построить график изменения состояния газа в координатах PV (или VT) или PT
определить как изменяется масса при переходе газа из состояния 1 в состояние 2

 

2. Выберите правильный график:



3. Исходные формулы:

 

4. Расчетная формула

Вариант 7

При нагревании газа в закрытом баллоне на 1К давление увеличилось на 20%. Определить первоначальную температуру газа.

1. Определить последовательность действий при решении задачи:
определить, возможно ли использование газовых законов (Шарля, Гей-Люсака, Бойля-Мариотта) для данного перехода
назвать макро- и микроскопические параметры, описывающие II состояние газа
назвать газовый закон, описывающий процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2, и записать его для 2-х состояний газа
назвать макро- и микроскопические параметры, описывающие I состояние газа
назвать условия изменения состояния газа
назвать процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2
построить график изменения состояния газа в координатах PV (или VT) или PT
определить как изменяется масса при переходе газа из состояния 1 в состояние 2

 

2. Выберите правильный график:

 

3. Исходные формулы:

P₂=P₁+0,2P₁

PV=const
4. Расчетная формула:

Вариант 8

Объем некоторой массы идеального газа при нагревании на 1К (P=const) увеличился на часть первоначального объема. Какова исходная температура газа.
1. Определить последовательность действий при решении задачи:
определить, возможно ли использование газовых законов (Шарля, Гей-Люсака, Бойля-Мариотта) для данного перехода
назвать макро- и микроскопические параметры, описывающие II состояние газа
назвать газовый закон, описывающий процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2, и записать его для 2-х состояний газа

 

 

назвать макро- и микроскопические параметры, описывающие I состояние газа
назвать условия изменения состояния газа
назвать процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2
построить график изменения состояния газа в координатах PV (или VT) или PT
определить как изменяется масса при переходе газа из состояния 1 в состояние 2

 

2. Выберите правильный график:

3. Исходные формулы:

 

 

 

4. Расчетная формула:

Вариант 9

Газ находится в сосуде при давлении 2•10⁶Па и температуре 27⁰С. После нагревания на 50⁰С в сосуде осталось половина газа. Определить установившееся давление.
1. Определить последовательность действий при решении задачи:
определить, возможно ли использование газовых законов (Шарля, Гей-Люсака, Бойля-Мариотта) для данного перехода
назвать макро- и микроскопические параметры, описывающие II состояние газа

назвать газовый закон, описывающий процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2, и записать его для 2-х состояний газа
назвать макро- и микроскопические параметры, описывающие I состояние газа
назвать условия изменения состояния газа
назвать процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2
построить график изменения состояния газа в координатах PV (или VT) или PT
определить как изменяется масса при переходе газа из состояния 1 в состояние 2

 

2. Выберите правильный график:



3. Исходные формулы:
P₁V₁=P₂V₂

4. Расчетная формула:

Вариант 10

Резиновый мяч содержит 4л воздуха, находящегося при температуре 20⁰C при нормальном атмосферном давлении. Какой объем займет воздух, если мяч опустить в воду на глубину 10м? Температура воды 4⁰C.
1. Определить последовательность действий при решении задачи:
определить, возможно ли использование газовых законов (Шарля, Гей-Люсака, Бойля-Мариотта) для данного перехода
назвать макро- и микроскопические параметры, описывающие II состояние газа
назвать газовый закон, описывающий процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2, и записать его для 2-х состояний газа
назвать макро- и микроскопические параметры, описывающие I состояние газа
назвать условия изменения состояния газа
назвать процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 2
построить график изменения состояния газа в координатах PV (или VT) или PT

определить, как изменяется масса при переходе газа из состояния 1 в состояние 2

 

2. Выберите правильный график:



3. Исходные формулы:



PV=const


4. Расчетная формула:

 

3 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА

3.1 Цель работы.

3.2 Порядок выполнения работы: решение задач, таблица 1.

3.3 Выводы по работе.

3.4 Ответы на контрольные вопросы.

 

4 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

4.1 Какова природа межмолекулярных сил?

4.2 Назовите условия, при которых газ можно считать идеальным.

4.3 Какие молекулы в атмосфере Земли движутся быстрее: молекулы азота или молекулы кислорода?

4.4 В чем заключается молекулярно-кинетическое толкование давление газа? термодинамической температуры?

4.5 В чем содержание и какова цель вывода основного уровня молекулярно-кинетической теории газов?

 

ЛИТЕРАТУРА

5.1 Дмитриева В.Ф. Физика. Учеб. для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования – М. Издательский центр «Академия» 2005 г.

5.2 Самойленко П.И. Физика. Учеб. для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования – М.; Издательский центр «Академия» 2003 г.

5.1 Жданов Л.С. Учебник по физике, “Наука”, М., 1984 г.

 

Приложение А

Теоретические положения