Termodynamika – zadania III
Transkrypt
Termodynamika – zadania III
Termodynamika – zadania III 1. Oblicz objętość, jaką zajmują w temperaturze t=20oC pod ciśnieniem p=106Pa 2kg tlenu. Masa molowa tlenu μ=32g/mol. Jaką gęstość ma w tych warunkach tlen? Odp. 12. Gaz o masie m i temperaturze początkowej T1 poddany został przemianie izochorycznej. Ciśnienie gazu wzrosło trzykrotnie. Wyznacz zmianę energii wewnętrznej gazu. Podczas tej przemiany gaz ma ciepło właściwe CV. Odp. 2. W naczyniu w kształcie sześcianu o krawędzi 20cm 13. Gaz w ilości n moli i o masie molowej M poddano znajdują się dwa mole argonu o temperaturze 20oCC. przemianie izobarycznej. Początkowa objętość gazu Jaką siłę parcia wywiera ten gaz na jedną ze ścianek wynosiła V1 a temperatura T1. Podczas przemiany naczynia? Odp. 24,3 kN temperatura gazu wzrosła dwukrotnie. Wyznacz zmianę 3. W naczyniu o pojemności V znajduje się N1 cząsteczek energii wewnętrznej gazu. Ciepło właściwe gazu wynosi pierwszego gazu, n2 moli drugiego gazu oraz trzeci gaz o CP. Odp. masie m3 i masie cząsteczkowej M3. Mieszanina gazów 14. Silnik cieplny podczas jednego cyklu wykonał pracę ma ciśnienie p. Ile wynosi jej temperatura? 5000J i równocześnie przekazał do chłodnicy energię Odp. 20kJ. Oblicz sprawność tego silnika. Odp. 20% 15. Gaz roboczy silnika cieplnego pobrał energię w ilości 105J od nagrzewnicy o temperaturze 527oC. Temperatura chłodnicy wynosi 0oC. Oblicz maksymalną sprawność 4. W dwóch naczyniach o pojemnościach V1 i V2 są dwa silnika i ciepło oddane do chłodnicy. Odp.67%,33kJ różne gazy o masach m1 i m2 oraz masach 16. Temperatury grzejnika i chłodnicy wynoszą: 200oC i cząsteczkowych M1 i M2 Naczynia te połączono ze sobą i 11oC. Ile wynosi sprawność silnika pracującego w cyklu gazy się wymieszały, zachowując tę samą temperaturę. Carnota? Odp. 0,4 Ile wynosi ciśnienie tej mieszaniny gazów? 17. W silniku cieplnym temperatury grzejnika i chłodnicy 5. W naczyniu o objętości 10litrów znajdują się: 2g helu wynoszą odpowiednio: T1=500K i T2=300K. Jaką pracę oraz 1g wodoru. Oblicz ciśnienie, jakie panuje we wnętrzu (teoretycznie) może wykonać silnik, jeśli zużyje 50kJ naczynia, jeżeli temperatura gazów wynosi 100oC. ciepła? Jaką pracę w rzeczywistości wykona ten silnik, Masa molowa helu μ1=4g/mol, masa molowa wodoru μ2=2 jeśli jego sprawność rzeczywista jest o 20% mniejsza? g/mol. Odp. 310000Pa Odp. 20kJ, 16 kJ 6. W pierwszym naczyniu, o pojemności V1, znajduje się 18. Masa molowa miedzi wynosi 63,54 g/mol. Oblicz gaz pod ciśnieniem p1. W drugim naczyniu, o pojemności masę jednego atomu miedzi. Odp. V2, jest gaz pod ciśnieniem p2. Temperatury gazów w 19. Oblicz średnią szybkość, z jaką poruszają się atomy obu naczyniach są jednakowe. Jakie będzie ciśnienie helu w temperaturze 27oC. Masa molowa helu wynosi gazu, gdy naczynia połączymy ze sobą? Zakładamy, że 4g/mol. Odp.1367m/s przy mieszaniu się gazów temperatura się nie zmieniła. 20. Oblicz stosunek średniej energii kinetycznej atomów Odp. helu do energii kinetycznej cząsteczek wodoru przy założeniu, że temperatury gazów są identyczne. Odp.3/5 21. Jaki jest stosunek temperatur He(4g/mol) i Ne 7. Ciśnienie w otwartym zbiorniku o objętości 15litrów jest (20g/mol), jeżeli atomy tych gazów posiadają identyczne równe ciśnieniu atmosferycznemu tj. 1013hPa. Do średnie szybkości? Odp.1/5 zbiornika wtłoczono powietrze powodując stukrotny 22. Oblicz energię wewnętrzną 1mola helu w wzrost ciśnienia. Jaka była objętość powietrza przed temperaturze 127oC. Odp. 4986J wtłoczeniem do butli? Zakładamy, że temperatura 23. Do doświadczeń mających na celu wyznaczanie powietrza się nie zmieniła. Odp. 1485 m3 ciepła właściwego substancji jest używane naczynie 8. Pod ruchomym tłokiem znajduje się gaz doskonały o wykonane z aluminium. Masa tego naczynia wynosi 120g, objętości 2 dm3. Temperatura gazu wynosi 20oC. O ile pole powierzchni całkowitej (jest to walec) wynosi wzrosła temperatura gazu, jeżeli po 0,047m2. Ścianki naczynia mają grubość 1mm. ogrzaniu zajął objętość 3litrów? a. Wykaż, że przy różnicy temperatur między Odp. 146,5K otoczeniem a wnętrzem naczynia równej 5oC, w ciągu 1s 9. Któremu punktowi na wykresie przez odpowiada największa objętość całą powierzchnię kalorymetru przechodzi ciepło w ilości gazu? 51700J. Współczynnik przewodzenia ciepła dla aluminium wynosi 10. W naczyniu zamkniętym znajdują się dwa mole gazu doskonałego. Na b. Do naczynia nalewamy 785g wody o takiej podstawie wykresu V(T) oblicz temperaturze, że po chwili (potrzebnej na wyrównanie ciśnienie gazu. temperatur wody i naczynia) uzyskujemy temperaturę wody i naczynia równą 10oC. Wykaż, że ilość energii 11. Objętość gazu podczas cieplnej potrzebnej do tego, aby naczynie i woda w nim izobarycznej przemiany pod zawarta ogrzały się do temperatury otoczenia, czyli ciśnieniem 105Pa wzrosła od 5dm3 do 10dM3. Do gazu 20oC, wynosi około 34000J. Ciepło właściwe aluminium dostarczono też ciepło w ilości 100J. Jaką pracę wykonał wynosi ,ciepło właściwe wody jest równe gaz? Jaka była zmiana jego energii wewnętrznej? Odp. 500J, -400J Termodynamika – zadania III c. Z poprzednich punktów wynika, że ciepło potrzebne do ogrzania wody i naczynia o 10oC niewiele się różni od ilości ciepła przekazanego przez otoczenie do wnętrza naczynia w czasie 1 sekundy przy różnicy temperatur 5oC (przy ogrzewaniu tego naczynia różnica temperatur malała od początkowej wartości 10oC do końcowej równej zero – możemy więc przyjąć, że w czasie ogrzewania średnia różnica temperatur wynosiła 5oC). Mogłoby z tego wynikać, że czas ogrzewania wody w naczyniu tym sposobem powinien być bardzo krótki. Wszyscy wiemy jednak, że tak nie jest. W poniższej tabeli zestawione są niektóre dane dotyczące wody, aluminium i powietrza. Wykorzystaj te dane i podaj z uzasadnieniem dwa powody, które znacznie wydłużają czas ogrzewania wody w naczyniu przez otoczenie na drodze przewodzenia cieplnego. Zaproponuj sposób na skrócenie tego czasu.