Физика в задачах для поступающих в вузы - Турчина Н.В.
ISBN 978-5-94666-452-3
Скачать (прямая ссылка):
8.8.7. Горелка потребляет m = 10 г водорода в час. На сколько времени хватит водорода, находящегося в баллоне емкостью V = 10 л, если давление в баллоне p = 20 МПа, а температура T = 300 К?
8.8.8. В баллоне объемом V = 10 л содержится водород при давлении p = 106 Па и температуре t = 20 °С. Какая масса водорода Am была выпущена из баллона, если при полном сгорании оставшегося водорода образовалось m = 50 г воды?
8.8.9. В стальном резервуаре находится сжатый воздух при температуре t1 = -23 °С. На резервуаре имеется предохранительный клапан. Клапан открывается, если давление в резервуаре увеличивается на Ap = 2 атм. При нагревании резервуара до t2 = = 27 °С из него вышло п = 10% массы газа. Какое давление было первоначально в резервуаре?
8.8.10. В комнате объемом V = 60 м3 воздух нагрелся от температуры t1 = 15 °С до t2 = 22 °С. Считая атмосферное давление нор-
165
мальным, найдите массу Am воздуха, выпущенного из комнаты вследствие повышения температуры.
8.8.11. В баллоне емкостью V = 10 л находится газ при температуре t = 27 °С. Вследствие утечки газа давление в баллоне снизилось на Ap = 4,2 кПа. Сколько молекул содержится в газе, выпущенном из баллона? Температуру считать неизменной.
8.8.12. В баллоне находится газ при температуре t0 = 15 °С. Во сколько раз уменьшится давление газа, если п = 40% его выйдет из баллона, а температура при этом понизится на At = 8 °С?
8.8.13. Свисток тепловоза выпускает пар со скоростью v = = 5 м/с. Температура пара t = 227 °С. Определите массу пара, выпускаемого в атмосферу за время t = 30 с, если поперечное сечение отверстия свистка S = 1 см2, а давление параp = 3 атм.
8.8.14. По трубе сечением S = 10 см2 течет углекислый газ под давлением p = 3,92 атм при температуре t = 27 °С. Найдите среднюю скорость течения газа по трубе, если за время t = 5 мин через поперечное сечение проходит газ массой m = 15 кг.
8.8.15. В вертикальном открытом сверху цилиндрическом сосуде, имеющем площадь поперечного сечения S, на высоте h от дна находится поршень массой m, поддерживаемый сжатым идеальным газом с молярной массой M. Температура газа T, атмосферное давление p0. Пренебрегая трением, определите массу газа в сосуде.
• 8.8.16. В вертикальном сосуде под поршнем находится m = 1 г азота. Площадь поршня S = 10 см2, масса M = 1 кг. Азот нагревают на AT = 10 К. На сколько при этом поднимется поршень? Давление над поршнем нормальное. Молярная масса азота р = 28 • 10-3 кг/моль. Трением пренебречь.
8.8.17. Состояние массы m идеального газа меняется со време-
O2
нем по закону р = a, где a = const. Определите зависимость давления газа от его объема. Молярная масса газа р.
8.8.18. Идеальный газ в количестве v = 1 моль бесконечно медленно переводят из состояния 1 в состояние 2 по закону p = -aV2 + в, где а и в — некоторые известные положительные константы. Какой наибольшей температуры может достичь газ в таком процессе?
8.8.19. В вертикальном цилиндре, закрытом поршнем, находится воздух. К поршню через систему невесомых блоков подвешен груз массой m0 = 112 кг (рис. 8.8.1). Цилиндр нагревают на AT = 20 К. При этом груз опускается на Al = 0,2 м. Какова масса воздуха, находящегося в цилиндре? Масса поршня m = 6 кг, площадь поперечного сечения цилиндра S = 10-2 м2. Атмосферное давле-Рис. 8.8.1 ние p0 = 10 Па. Трение не учитывать.
166
8.8.20. Цилиндрический горизонтальный сосуд длиной l = 80 см делится на две части подвижным поршнем. Каково будет положение поршня, если в одну часть сосуда поместить некоторое количество водорода, а в другую — такое же (по массе) количество кислорода при равных температурах? Молярная масса водорода P1 = 2 • 10-3 кг/моль, кислорода р2 = 32 • 10-3 кг/моль.
• 8.8.21. В вертикальном цилиндрическом сосуде находится идеальный газ, разделенный на две части тяжелым поршнем. Под поршнем масса газа в n = 3 раза больше, чем над поршнем. При одинаковой во всем объеме цилиндра температуре объемы газа над поршнем и под ним одинаковы. Чему будет равно отношение объемов газа над и под поршнем V2/Vj, если температуру во всем объеме цилиндра увеличить в k = 2 раза? Трение не учитывать.
8.9. Графические задачи
8.9.1. На рисунке 8.9.1, а—д точки 1 и 2 соответствуют термодинамическим состояниям одной и той же массы газа. Каково отношение давлений, объемов и температур в этих состояниях?
, p p
po о? о 2
1 2 1 2 I
- -о po I I I I _ I I I I I op —Al і і
a) o To 2To T б) o Vo 2Vo V в) o To T
V. V
Vo їм о 2
I 1 2
Vo I I I 1 oV ї Ї I I I I
o To T д) o To 2To T
Рис. 8.9.1
167
8.9.2. Изобразите на p-T- и V-T-диаграммах процесс, проводимый с идеальным газом (рис. 8.9.2). Во сколько раз температура газа в состоянии 4 больше температуры в состоянии 1 ?
8.9.3. Изобразите наp-V- и V-T-диаграммах процесс, проводимый с идеальным газом (рис. 8.9.3). Найдите температуру газа в состоянии 4. В каком состоянии, 2 или 4, объем больше и во сколько раз?
0 Vo 3Vo 5Vo V Рис. 8.9.2
Рис. 8.9.3
8.9.4. С идеальным газом осуществляют цикл, приведенный на рисунке 8.9.4. Изобразите этот цикл в координатах p-V, p-T.
