при каких условиях законы идеального газа применимы для реальных газов

10 кл. мой Итоговый тест за год.

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

10 кл. Итоговый тест. ВАРИАНТ 1

1.В инерциальной системе отсчета тело движется с ускорением, если

1. инерциальная система отсчета движется с ускорением

2. на тело действуют другие тела

3. тело движется по окружности с постоянной скоростью

4. результирующая сила, действующая на тело равна нулю

2. Какие из нижеприведенных суждений о законе всемирного тяготения правильны?

A. Сила тяготения прямо пропорциональна массам взаимодействующих тел.

Б. Сила тяготения обратно пропорциональна квадрату расстояния между взаимодействующими телами.

B. Взаимодействие между телами происходит мгновенно.

Г. Взаимодействие происходит по закону упругого удара.

1.только А 2. А и Б 3. А, Б, В 4. А, Б, В, Г

3. Автомобиль массой 500 кг, двигаясь прямолинейно и равнозамедленно, прошел до полной остановки расстояние в 50 м за 10 секунд. Сила торможения, действующая на автомобиль, равна

1. 500 Н 2. 750 Н 3. 1000 Н 4. 1500Н

4. При каких условиях законы идеального газа применимы для реальных газов?

1. при больших плотностях и низких температурах

2. при больших плотностях и высоких температурах

3. при малых плотностях и высоких температурах

4. при малых плотностях и низких температурах

5.Какой вид теплообмена сопровождается переносом вещества?

3. теплопроводность и конвекция

6. В цилиндре под поршнем находится насыщенный водяной пар. При уменьшении объема, под поршнем вдвое при постоянной температуре

1.давление пара увеличивается примерно вдвое

2.давление пара уменьшается примерно вдвое

3.давление пара уменьшается примерно вчетверо 4.масса пара уменьшается примерно вдвое

7. Автомобиль трогается с места с ускорением 0,5 м/с 2 . Какова скорость автомобиля через 0,5 минуты?

1. V =0,25 м/с; 2. V =2,5 м/с; 3. V =15 м/с; 4. V =25 м/с.

8.По графику зависимости удлинения пружины от приложенной к ней силы, определите коэффициент жесткости пружины.

9.Эскалатор движется вниз. Вверх по эскалатору бежит человек со скоростью 1,4 м/ c относительно эскалатора. Скорость человека относительно земли 0,8 м/ c . Какова скорость эскалатора?

1. 2,2 м/ c ; 2. 0,6 м/ c ; 3. 0 м/ c ; 4. 0,4 м/ c

10. Уравнение движения тела: х = 100 + 2 t + t 2 . Масса тела 500 г. Какова величина силы, действующая на тело?

1. 500 Н; 2. 0,5 Н; 3. 1 Н; 4. 2 Н.

11. По горизонтальной плоскости равномерно движется брусок массой m . Чему равен

модуль силы трения, действующей на брусок?

1. µ mg ; 2. mg ; 3. 0; 4. µ mgcos α.

12. Тело массой m поднято над поверхностью земли на высоту h. Какова потенциальная энергия тела? 1. mg ; 2. mgh ; 3. mh ; 4. .

13.Тело массой 5 кг спускается равномерно на 5 м за время 5 секунд. Какова мощность,
развиваемая силой тяжести?

1. 250 Вт; 2. 25 Вт; 3.50 Вт; 4. 125 Вт.

14.При возрастании температуры газа от 0 до +200 0 С средняя квадратичная скорость теплового движения молекул возрастает примерно в

1. 1,32 раза; 2. 1,73 раза ; 3. 3 раза ; 4. 9 раз.

15. При постоянной температуре объём данной массы газа возрос в 4 раза. Давление газа при этом

1.увеличилось в 2 раза; 2.увеличилось в 4 раза;

3. уменьшилось в 2 раза; 4. уменьшилось в 4 раза.

16.Как изменится давление идеального газа при переходе из состояния 1 в состояние 2 (см. Рис.2)?

1. не изменится; 2. увеличится; 3. уменьшится;

17. Между двумя заряженными телами сила электрического взаимодействия равна 12мН. Если заряд одного тела увеличить в 2 раза, а заряд другого тела уменьшить в 3 раза и расстояние между телами уменьшить в 2 раза, то сила взаимодействия между телами станет равна

1. 32 мН; 2. 16мН; 3. 8мН; 4. 4мН.

18.Электрическая цепь состоит из источника тока с ЭДС, равной 6 В, и внутренним сопротивлением 1 Ом. Источник тока замкнут на внешнее сопротивление R . Сила тока в цепи равна 2 А. Значение внешнего сопротивления цепи равно …

1. 0,5 Ом. 2. 1 Ом. 3. 2 Ом. 4. 4 Ом.

19. Найдите общее сопротивление участка цепи на рисунке

А) 4,5 Ом. Б) 7,5 Ом. В) 5,5 Ом. Г) 10 Ом.

20. При уменьшении расстояния между обкладками конденсатора в 2 раза, его емкость …

1. увеличится в 4 раза; 2. увеличится в 2 раза; 3.уменьшится в 2 раза; 4.уменьшится в 4 раза

А21. При электролизе медного купороса в течение 1 часа выделяется 20 г меди. Валентность меди – 2, относительная молекулярная масса – 64. Сила тока в электролитической ванне равна …

1. 16,8 А. 2. 0,016 А. 3. 60 кА. 4. Нет правильного ответа.

В2. В автомобильной шине находится воздух под давлением 5,9*10 5 Па при температуре 20 0 С. Во время движения автомобиля температура воздуха повышается до 35 0 С. На сколько увеличивается давление воздуха внутри шины? Объем считать постоянным.

В3. Камень брошен вертикально вверх. Изменяются ли перечисленные в правом столбце физические величины во время его движения вверх и если изменяются, то как? Установите соответствие между физическими величинами, перечисленными в правом столбце, и возможными видами их изменений, перечисленными во втором столбце. Влиянием сопротивления воздуха пренебречь.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ИХ ИЗМЕНЕНИЯ

А) скорость 1) не изменяется

Б) ускорение 2) увеличивается

В) кинетическая энергия 3) уменьшается

Г) потенциальная энергия

1. По горизонтальной гладкой поверхности движется груз массой 10 кг под действием силы 70 Н, направленной под углом 60° к горизонту. Определите, с каким ускорением движется груз?

1. 1,5 м/с2 2. 2,5 м/с2 3. 3,5 м/с2 4. 4,5 м/с

2. Гравитационная сила, с которой два небольших тела притягиваются друг к другу, равна F. Если расстояние между телами увеличить в 3 раза, то гравитационная сила

1. увеличится в 3 раза

2. уменьшится в 3 раза

3. увеличится в 9 раз

4. уменьшится в 9 раз

1. 5 м/с 2. 10 м/с 3. 25 м/с 4. 2 м/с

4. Концентрация молекул идеального газа увеличилась в 2 раза, а скорости молекул уменьшились в 2 раза. Как изменилось при этом давление газа?

1. уменьшилось в 2 раза

2. увеличилось в 2 раза

3. увеличилось в 4 раза

4. увеличилось в 8 раз

5. Известны три вида теплообмена:

В) лучистый теплообмен.

Переносом вещества не сопровождаются

1. А,Б,В 2. А и Б 3. А и В 4. Б и В

6. КПД идеальной тепловой машины 40 %. Определите температуру нагревателя, если холодильником служит атмосферный воздух, температура которого 27 °С.

1. 477 °С 2. 327 °С 3. 227 °С 4.45 °С

7. За какое время автомобиль, двигаясь с ускорением 2,5 м/ c 2 , увеличит свою скорость от 5 до 20 м/ c ?

1. 2 с; 2. 3 с; 3. 5 с; 4. 6с

8.Какие из приведенных ниже уравнений описывают равномерное движение?

1. 1 и 2; 2. 2 и 3; 3. 1 и 4; 4. 3 и 4.

9. Дан график зависимости а _х ( t ) проекции ускорения от времени. Какой из представленных графиков V _x ( t ) проекции скорости движения от времени соответствует данному движению.

10. Два мальчика взялись за руки. Первый толкает второго с силой 120 Н. С какой силой толкает второй мальчик первого?

1. 0; 2. 120 Н; 3. 240 Н; 4. 80 Н.

11.На расстоянии R от центра Земли на тело действует сила тяжести F. Чему будет равна сила тяжести, действующая на это тело на расстоянии 2R от центра Земли?

1. ; 2. 2 F ; 3. 4 F ; 4. .

12. Тележка массой 100 г движется равномерно по горизонтальной поверхности со скоростью 5 м/с. Чему равен ее импульс?

1. 0,5 кг ∙ м/с; 2. 5 кг ∙ м/с; 3. 50 кг ∙ м/с.

13. Груз массой 200 кг равномерно поднимают по наклонной плоскости на высоту 10 м.
Определите работу, совершенную силой тяжести (трение не учитывать).

1. 10 кДж; 2. 15 кДж; 3. 20 кДж; 4. 0

15. Как изменится объём идеального газа при переходе из состояния 1 в состояние 2 (см. Рис. 3)?

1. уменьшится;
2. увеличится;
3. не изменится.

15. При увеличении абсолютной температуры идеального газа в 2 раза и уменьшении занимаемого им объёма в 2 раза давление газа.

1. увеличится в 4 раза; 2. не изменится;

3. уменьшится в 4 раза; 4. увеличится в 2 раза

17. Рассчитайте силу тока при коротком замыкании батареи с ЭДС 9 В, если при замыкании ее на внешнее сопротивление 3 Ом ток в цепи равен 2 А.

1. 2 А. 2. 3 А. 3. 4 А. 4. 6 А.

18. Как изменится электроёмкость конденсатора, если заряд на его обкладках увеличить в 2 раза?

1. увеличится в 4 раза; 2. не изменится;

3. уменьшится в 2 раза; 4. увеличится в 2 раза

19. Какая мощность выделяется в алюминиевой проволоке длиной 100 км и сечением при силе тока в ней 2 А, если удельное сопротивление 0,028 Ом*м?

1. 2240кВт. 2. 22,4кВт 3. 2240МВт 4. 1120МВт

20. Найдите общее сопротивление участка цепи на рисунке

1. 4,5 Ом. 2. 7,5 Ом. 3. 5,5 Ом. 4. 10 Ом.

21. Чему равен электрохимический эквивалент вещества, если известно, что масса вещества, выделившегося на электроде, равна 5 г, а заряд, прошедший через электролит, равен заряду электрона?

1. 3,1 10 . 2. 3,1 . 3. 8 .

В2. При давлении 0,98*10 5 Па и температуре 15 0 С объём воздуха 2л. При каком давлении воздух займёт объём 4л, если температура его станет 20 0 С.

В3. Камень брошен вертикально вниз. Изменяются ли перечисленные в правом столбце физические величины во время его движения вниз и если изменяются, то как? Установите соответствие между физическими величинами, перечисленными в правом столбце, и возможными видами их изменений, перечисленными во втором столбце. Влиянием сопротивления воздуха пренебречь.

Источник

Основы теплотехники

Основные законы теплотехники

Идеальные и реальные газы

Для простоты изучения свойств газообразного рабочего тела введено понятие идеального газа – воображаемого газа, в котором молекулы рассматриваются, как материальные точки, обладающие некоторой массой, но силы взаимодействия между этими точками при анализе состояния рабочего тела и происходящих в нем процессов не учитываются.

При больших объемах и малых давлениях, когда расстояние между молекулами во много раз больше собственных размеров молекул, а также при высоких температурах, когда интенсивность хаотического движения молекул велика, и поэтому они слабо взаимодействуют между собой, складываются условия, при которых реальный газ можно с некоторым приближением считать идеальным.

Это позволяет вести расчеты для реальных газов по уравнениям и зависимостям, выведенным для идеальных газов, что упрощает сами расчеты и понимание сущности процессов, происходящих в газах. В связи с этим изучение термодинамических свойств идеальных газов имеет не только теоретическое, но и большое практическое значение.

Газовые законы термодинамики

Закон Гей-Люссака

Закон Гей-Люссака гласит, что при постоянном давлении (изобарный процесс) удельный объем газообразного вещества (объем постоянной массы газа) изменяется прямо пропорционально изменению абсолютных температур:

Для простоты рассмотрим, опять же, термодинамическую систему, состоящую из цилиндра с абсолютно подвижным (трение между стенками цилиндра и поршнем отсутствует) и невесомым поршнем. Над поршнем в цилиндре поместим газ.
Очевидно, что при нагреве газа поршень переместится в сторону увеличения объема газа. При этом изменение объема газа будет прямо пропорционально изменению его абсолютной температуры, поскольку мы исключили изменение давления за счет отсутствия сил трения и тяжести, действующих на поршень.

Закон Шарля

Закон Шарля, который иногда называют вторым законом Гей-Люссака, заключается в том, что при неизменном удельном объеме абсолютные давления газа изменяются прямо пропорционально изменению абсолютных температур:

Смысловое содержание закона Шарля проще понять, представив герметичный абсолютно жесткий сосуд, заполненный газом. Тогда при нагреве газа его давление будет увеличиваться прямо пропорционально увеличению абсолютной температуры, т. е. при увеличении абсолютной температуры в три раза, давление газа тоже возрастет в три раза и т. п.

Закон Авогадро

Закон Авогадро утверждает, что все газы при одинаковом давлении и температуре содержат в равных объемах одинаковое число молекул. Из этого закона следует, что массы двух равных объемов различных газов с молекулярными массами μ₁ и μ₂ равны соответственно:

где: m₁ и m₂ – соответственно масса одной молекулы рассматриваемых газов; N – число молекул во взятом объеме.

Массы молекул пропорциональны молекулярным массам:

где z – коэффициент пропорциональности.

Тогда можно записать:

откуда получим пропорциональную зависимость:

Поскольку мы взяли равные объемы газов, то, разделив числитель и знаменатель левой части уравнения на объем, получим:

где: ρ₁ и ρ₂ – плотность рассматриваемых газов.

Закон Авогадро можно сформулировать и так: объем киломоля различных газов при аналогичных физических условиях одинаков.

Этот закон был описан в 1811 году итальянским физиком Амедео Авогадро.

Закон Дальтона

Рабочее тело, используемое в термодинамических установках, обычно представляет собой смесь нескольких газов. Например, в двигателях внутреннего сгорания в состав продуктов сгорания, являющихся рабочим телом, входят водород, кислород, азот, окись углерода, углекислый газ, водяные пары воды и некоторые другие газообразные вещества.

В 1801 году английский физик Джон Дальтон установил закон, согласно которому давление, оказываемое смесью равно сумме парциальных давлений отдельных газов, входящих в состав смеси.
Парциальным давлением называют давление компонента смеси, которое он создавал бы, находясь один в занимаемой смесью объеме при температуре смеси.

Уравнение состояния газа

Приравняв найденное выражение для v’ в первой и второй частях (переходах) процесса, получим:

Преобразовав это равенство, имеем:

На основании полученного в результате уравнения, можно сделать вывод, что отношение произведения абсолютного давления газа на его удельный объем к абсолютной температуре есть величина постоянная. Для 1 кг газа эту величину называют удельной газовой постоянной и обозначают R :

Полученное уравнение называют уравнением состояния идеального газа или уравнением Клайперона.
Впервые это уравнение предложил французский физик и инженер Бенуа Поль Эмиль Клайперон, который долгое время жил и работал в России. Исследуя известный термодинамический цикл Карно, Клайперон в 1834 году вывел уравнение состояния идеального газа, которое носит его имя.

При нормальных физических условиях величина универсальной газовой постоянной равна

Используя универсальную газовую постоянную, легко определить величину удельной газовой постоянной для любого газа по формуле:

Скачать теоретические вопросы к экзаменационным билетам
по учебной дисциплине «Основы гидравлики и теплотехники»
(в формате Word, размер файла 68 кБ)

Скачать рабочую программу
по учебной дисциплине «Основы гидравлики и теплотехники» (в формате Word):

Скачать календарно-тематический план
по учебной дисциплине «Основы гидравлики и теплотехники» (в формате Word):

Источник

Как сказал.

В мире нет ничего особенного. Никакого волшебства. Только физика.

Чак Паланик

Вопросы к экзамену

Для всех групп технического профиля

Список лекций по физике за 1,2 семестр

Я учу детей тому, как надо учиться

Часто сталкиваюсь с тем, что дети не верят в то, что могут учиться и научиться, считают, что учиться очень трудно.

Урок 15. Лекция 15. Идеальный газ

Как известно, многие вещества в природе могут находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном.

Учение о свойствах вещества в различных агрегатных состояниях основывается на представлениях об атомно-молекулярном строении материального мира. В основе молекулярно-кинетической теории строения вещества (МКТ) лежат три основных положения:

Значит, агрегатное состояние вещества зависит от взаимного расположения молекул, расстояния между ними, сил взаимодействия между ними и характера их движения.

Сильнее всего проявляется взаимодействие частиц вещества в твердом состоянии. Расстояние между молекулами примерно равно их собственным размерам. Это приводит к достаточно сильному взаимодействию, что практически лишает частицы возможности двигаться: они колеблются около некоторого положения равновесия. Они сохраняют форму и объем.

Свойства жидкостей также объясняются их строением. Частицы вещества в жидкостях взаимодействуют менее интенсивно, чем в твердых телах, и поэтому могут скачками менять свое местоположение – жидкости не сохраняют свою форму – они текучи. Жидкости сохраняют объем.

Газ представляет собой собрание молекул, беспорядочно движущихся по всем направлениям независимо друг от друга. Газы не имеют собственной формы, занимают весь предоставляемый им объем и легко сжимаются.

Модель идеального газа. Связь между давлением и средней кинетической энергией.

Для выяснения закономерностей, которым подчиняется поведение вещества в газообразном состоянии, рассматривается идеализированная модель реальных газов – идеальный газ. Это такой газ, молекулы которого рассматриваются как материальные точки, не взаимодействующие друг с другом на расстоянии, но взаимодействующие друг с другом и со стенками сосуда при столкновениях.

Идеальный газ – это газ, взаимодействие между молекулами которого пренебрежимо мало. (Ек>>Ер)

Идеальный газ – это модель, придуманная учеными для познания газов, которые мы наблюдаем в природе реально. Она может описывать не любой газ. Не применима, когда газ сильно сжат, когда газ переходит в жидкое состояние. Реальные газы ведут себя как идеальный, когда среднее расстояние между молекулами во много раз больше их размеров, т.е. при достаточно больших разрежениях.

Свойства идеального газа:

Состояние некоторой массы газообразного вещества характеризуют зависимыми друг от друга физическими величинами, называемыми параметрами состояния. К ним относятся объем V, давление p и температура T.

Давление – физическая величина, равная отношению силы F, действующей на элемент поверхности перпендикулярно к ней, к площади S этого элемента.

До настоящего времени употребляются внесистемные единицы давления:

техническая атмосфера 1 ат = 9,81-104 Па;

физическая атмосфера 1 атм = 1,013-105 Па;

миллиметры ртутного столба 1 мм рт. ст.= 133 Па;

1 атм = = 760 мм рт. ст. = 1013 гПа.

Как возникает давление газа? Каждая молекула газа, ударяясь о стенку сосуда, в котором она находится, в течение малого промежутка времени дей­ствует на стенку с определенной силой. В результате беспорядочных ударов о стенку сила со стороны всех молекул на единицу площади стенки быстро меняется со временем относительно некоторой (средней) величины.

Давление газа возникает в результате беспорядочных ударов молекул о стенки сосуда, в котором находится газ.

Используя модель идеального газа, можно вычислить давление газа на стенку сосуда.

В процессе взаимодействия молекулы со стенкой сосуда между ними возникают силы, подчиняющиеся третьему закону Ньютона. В результате проекция υ_x скорости молекулы, перпендикулярная стенке, изменяет свой знак на противоположный, а проекция υ_y скорости, параллельная стенке, остается неизменной.

Приборы, измеряющие давление, называют манометрами. Манометры фиксиру­ют среднюю по времени силу давления, приходящуюся на единицу площади его чувствительного элемента (мембраны) или другого приемника давления.

Металлический манометр – для измерения больших давлений.

Основной его частью является изогнутая трубка А, открытый конец которой припаян к трубке В, через которую поступает газ, а закрытый – соединен со стрелкой. Газ поступает через кран и трубку В в трубку А и разгибает её. Свободный конец трубки, перемещаясь, приводит в движение передающий механизм и стрелку. Шкала градуирована в единицах давления.

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа.

Основное уравнение МКТ: давление идеального газа пропорционально произведению массы молекулы, концентрации молекул и среднему квадрату скорости движения молекул

n = N/V – число молекул в единице объема, или концентрация молекул;

Так как средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул E = m₀*v 2 /2, то домножив основное уравнение МКТ на 2, получим p = 2/3· n·(m₀· v 2 )/2 = 2/3·E·n

Давление газа равно 2/3 от средней кинетической энергии поступательного движения молекул, которые содержатся в единичном объеме газа.

Так как m₀·n = m₀·N/V = m/V = ρ, где ρ – плотность газа, то имеем p = 1/3· ρ· v 2

Объединенный газовый закон.

Макроскопические величины, однозначно характеризующие состояние газа, называют термодинамическими параметрами газа.

Важнейшими термодинамическими параметрами газа являются его объем V, давление р и температура Т.

Всякое изменение состояния газа называется термодинамическим процессом.

В любом термодинамическом процессе изменяются параметры газа, определяющие его состояние.

Соотношение между значениями тех или иных параметров в начале и конце процесса называется газовым законом.

Газовый закон, выражающий связь между всеми тремя параметрами газа называется объединенным газовым законом.

Соотношение p = nkT связывающее давление газа с его температурой и концентрацией молекул, получено для модели идеального газа, молекулы которого взаимодействуют между собой и со стенками сосуда только во время упругих столкновений. Это соотношение может быть записано в другой форме, устанавливающей связь между макроскопическими параметрами газа – объемом V, давлением p, температурой T и количеством вещества ν. Для этого нужно использовать равенства

где n – концентрация молекул, N – общее число молекул, V – объем газа

Тогда получим или

Так как при постоянной массе газа N остается неизменным, то Nk – постоянное число, значит

При постоянной массе газа произведение объема на давление, деленное на абсолютную температуру газа, есть величина одинаковая для всех состояний этой массы газа.

Уравнение, устанавливающее связь между давлением, объемом и температурой газа было получено в середине XIX века французским физиком Б. Клапейроном и часто его называют уравнением Клайперона.

Уравнение Клайперона можно записать в другой форме.

Здесь N – число молекул в сосуде, ν – количество вещества, N_А – постоянная Авогадро, m – масса газа в сосуде, M – молярная масса газа. В итоге получим:

Произведение постоянной Авогадро N_А на постоянную Больцмана k называется универсальной (молярной) газовой постоянной и обозначается буквой R.

Ее численное значение в СИ R = 8,31 Дж/моль·К

называется уравнением состояния идеального газа.

В полученной нами форме оно было впервые записано Д. И. Менделеевым. Поэтому уравнение состояния газа называется уравнением Клапейрона–Менделеева.`

Для одного моля любого газа это соотношение принимает вид: pV=RT

Установим физический смысл молярной газовой постоянной. Предположим, что в некотором цилиндре под поршнем при температуре Е находится 1 моль газа, объем которого V. Если нагреть газ изобарно (при постоянном давлении) на 1 К, то поршень поднимется на высоту Δh, а обьем газа увеличится на ΔV.

Запишем уравнение pV=RT для нагретого газа: p ( V + ΔV ) = R (T + 1)

ΔV = SΔh, где S – площадь основания цилиндра. Подставим в полученное уравнение:

pS = F – сила давления.

Получим FΔh = R, а произведение силы на перемещение поршня FΔh = А – работа по перемещению поршня, совершаемая этой силой против внешних сил при расширении газа.

Универсальная (молярная) газовая постоянная численно равна работе, которую совершает 1 моль газа при изобарном нагревании его на 1 К.

Источник