ZD. Zmiany stanu skupienia. Model gazu doskonałego.

Zmiany stanu skupienia.
Zadanie domowe
1. Do 20 kg wody o temperaturze
końcową powstałej wody. [2 pkt]
wlano 40 kg wody o temperaturze
. Oblicz temperaturę
2. Do 20 kg wody o temperaturze
wpuszczono 20 gramów pary wodnej o temperaturze
Oblicz temperaturę końcową układu. [3 pkt]
.
3. Do 20 kg wody o temperaturze
, wrzucono bryłę lodu o temperaturze
. Oblicz masę lodu,
jeżeli uległ całkowitemu stopieniu, a powstała w ten sposób woda miała temperaturę
. [3 pkt]
4. Do bryły lodu o masie 1 kg i temperaturze
dostarczano energie w formie ciepła w tempie 1 kJ
na minutę, tak długo, aż stopiło się 100 gramów lodu. Narysuj wykres zależności temperatury (w )
od czasu (w minutach) dla tego procesu. [3 pkt]
5. Do kalorymetru o masie 200 g wykonanego z aluminium zawierającego 300 gramów wody i 30
gramów lodu w równowadze termodynamicznej, wprowadzono parę wodną o temperaturze
.
Oblicz masę pary wodnej, jeżeli temperatura układu podniosła się do
. [3 pkt]
6. Wózek, o masie 50 kg i prędkości 20 m/s, zaczął hamować pod wpływem sił tarcia. Oblicz ilość ciepła
wydzieloną w ciągu 4 sekund hamowania, jeżeli współczynnik tarcia wynosił 0,4. Oblicz masę wodę,
o temperaturze początkowej
, którą można doprowadzić do wrzenia za pomocą takiej samej
ilości ciepła. [4 pkt]
Podczas rozwiązywania zadań przyjmij, że:
Model gazu doskonałego
7. W pewnej przemianie stałej masy gazu doskonałego, jego ciśnienie zmalało o 20%, a temperatura
bezwzględna gazu wzrosła o 10%. O ile procent zmieniła się objętość gazu? [2 pkt]
8. W pewnym zbiorniku znajduje się gaz doskonały o temperaturze
i ciśnieniu 138 kPa. Oblicz
liczbę cząsteczek gazu znajdujących się w 1 cm3 jego objętości. [2 pkt]
Zmiany stanu skupienia. Model gazu doskonałego - zadanie domowe
Strona 1
9. Gaz doskonały znajdujący się w zbiorniku o stałej objętości, wywiera w temperaturze
ciśnienie
300 kPa. Oblicz przyrost ciśnienia tego gazu, jeżeli jego temperatura obniży się o
. [2 pkt]
10. W otwartym naczyniu znajduje się powietrze o temperaturze
. Do jakiej temperatury trzeba
podgrzać powietrze, aby w naczyniu pozostało
jego początkowej ilości (bez zmiany ciśnienia).
[2 pkt]
11. Wartość molowego ciepła właściwego pewnego gazu doskonałego, przy stałym ciśnieniu
wynosi
. Oblicz wartość wykładnika adiabaty dla tego gazu. [2 pkt]
12. Gaz doskonały o masie 16 g i temperaturze
zajmuje objętość 4 dm3. W jakiej temperaturze
gęstość tego gazu będzie równa 6 kg/m3, jeżeli jego ciśnienie pozostanie niezmienione? [3 pkt]
13. W zbiorniku o objętości 1 m3 znajduje się mieszanina cząsteczek dwuatomowych tlenu i azotu o
temperaturze
. Ile cząsteczek tlenu znajduje się w zbiorniku, jeżeli cząsteczek azotu jest
,
a ciśnienie w zbiorniku wynosi 207 kPa. [3 pkt]
14. W zbiorniku znajduje się gaz doskonały o temperaturze
i ciśnieniu 0,4 MPa. O ile procent
zmieniła się masa gazu w zbiorniku, jeżeli po wypuszczeniu jego części ciśnienie w zbiorniku spadło
o 0,25 MPa a temperatura obniżyła się do
? [3 pkt]
15. W balonie o objętości 100 dm3 znajduje się tlen O2 o temperaturze
i ciśnieniu 105 Pa.
Wystawiony na działanie promieni słonecznych tlen ten pobrał 835 J energii w formie ciepła. Oblicz
temperaturę i ciśnienie tlenu po jego ogrzaniu. Przyjmij, że objętość balonu nie uległa zmianie.
[3 pkt]
16. Cząsteczki gazu o gęstości mają średnią wartość kwadratu prędkości równą
na ciśnienie gazu. Sprawdź jednostkę. [3 pkt]
. Wyprowadź wzór
17. Dwutlenek węgla przechowuje się i przewozi w stalowych butlach o pojemności
masa (gdy są puste) wynosi 5 kg. Oblicz ciężar butli z dwutlenkiem węgla
jeżeli w temperaturze
jego ciśnienie wynosi
. [3 pkt]
, których
,
18. Ruchomy tłok dzieli zamknięty cylinder na dwie części. W jednej z nich znajduje się
wodoru
, a w drugiej
helu
. Oblicz stosunek objętości części cylindra zajmowanej
przez wodór do objętości części zajmowanej przez hel, jeżeli temperatury gazów są jednakowe.
[3 pkt]
19. W butelce zamknięto korkiem powietrze pod ciśnieniem atmosferycznym
, w temperaturze
. Pole powierzchni przekroju korka jest równe
. Aby wyciągnąć korek, trzeba użyć siły
. Oblicz przyrost temperatury powietrza, konieczny do wypchnięcia korka z butelki. [4 pkt]
Zmiany stanu skupienia. Model gazu doskonałego - zadanie domowe
Strona 2
Rozwiązując zadania należy przyjąć następujące wartości:
20. Przedstawione niżej wykresy przemian narysuj w nowym (podanym pod wykresem wyjściowym)
układzie współrzędnych. Przed wykonaniem nowego wykresu, przeanalizuj (zapisz to) zmiany
ciśnienia, temperatury i objętości w każdej z przemian. [3 pkt. za każdy wykres]
V
p
D
A
A
D
C
0
B
C
B
V
0
Zmiany stanu skupienia. Model gazu doskonałego - zadanie domowe
T
Strona 3