Уравнение Менделеева — Клапейрона Какая масса воздуха требуется для наполнения камеры в шине автомобиля, если ее объем 12 л?

Молекулы
Воспользовавшись таблицей Менделеева, определите относительную молекулярную массу кислорода О2, метана СН4, сероводорода H2S.
Определите массу молекулы кислорода, метана и сероводорода.
Сколько молей содержится в 45 г воды?
Сколько молекул содержат 2 г водяного пара?

Уравнение Менделеева - Клапейрона
Какая масса воздуха требуется для наполнения камеры в шине автомобиля, если ее объем 12 л? Камеру накачивают при температуре 27°С до давления 2,2·105 Па.
Баллон емкостью 100 л содержит 5,76 кг кислорода. При какой температуре возникает опасность взрыва, если баллон выдерживает давление до 5·105 Па?
В сварочном цехе стоят 40 баллонов ацетилена (С2Н2) емкостью 40 дм3 каждый. Все они включены в общую магистраль. После 12 ч непрерывной работы давление во всех баллонах упало с 1,3·107 до 0,7·107 Па. Определите расход ацетилена, если температура в цехе оставалась неизменной и была равна 32°С.
Баллон содержит сжатый кислород при температуре 25°С и давлении 1,5·107 Па. В ходе газовой сварки израсходована половина кислорода. Определите, какое давление установится в баллоне, если температура газа снизилась до 15°С.
Воздушный шар, объем которого 600 м3, наполнен водородом при температуре 27°С и давлении 105 Па. Водород перед заполнением воздушного шара находился в газовых бомбах при давлении 4·106 Па и температуре 7°С. Каков объем каждой газовой бомбы, если их потребовалось 200 штук?









Изопроцессы в газах
В баллоне емкостью 100 л находится газ под давлением 4,9·105 Па. Какой объем займет газ при нормальном атмосферном давлении (1,01·105 Па)? Его температура не меняется.
До какой температуры нужно изобарически охладить некоторую массу газа с начальной температурой 37°С, чтобы объем газа уменьшился при этом на одну четверть?
При температуре 5°С давление воздуха в баллоне равно 104 Па. При какой температуре давление в нем будет 2,6·104 Па?
Манометр на баллоне со сжатым кислородом показывал при температуре –3°С давление 1,8·106 Па, а при температуре 27°С давление 2·106 Па. Происходила ли утечка газа из баллона?
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

Рис.1

На рис.1 изображены две изобары: p1 = const и p2 = const. Какое давление больше?
5. В кислородной системе, которой оборудован самолет, имеется 2,8·10-3 м3 кислорода при давлении 2·107 Па. При максимальной высоте подъема летчик соединяет с помощью крана эту систему с пустым баллоном объемом 5·10-2 м3. Какое давление установится в ней? Процесс расширения газа происходит при постоянной температуре.
Давление в кабине космического корабля «Союз» при температуре 290 К равно 9,7·104 Па. Как изменится давление воздуха при повышении температуры на 8 К?
Почему баллоны со сжатыми газами (кислородом, водородом, ацетиленом) нельзя нагревать выше 35°С?
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

Рис.2

На графике (рис.2) показана зависимость давления некоторого газа от температуры. Как изменялся объем газа при переходе его из состояния 1 в состояние 2? Его масса не менялась.

Для сварки металлов и их сплавов в инертных газах гелий поставляют в баллонах под давлением 1,5·107 Па. Определите концентрацию молекул гелия (число молекул в единице объема) в баллоне при температуре 27°С.
Современная техника позволяет создавать очень высокий вакуум, порядка 10-7 Па. Сколько молекул газа остается при таком вакууме в камере емкостью 5·10-5 м3 при температуре 27°С?


Поверхностное натяжение жидкостей
1. При измерении поверхностного натяжения спирт поднялся в капиллярной трубке с диаметром канала 0,15 мм на высоту 7,6 см. Чему равно поверхностное натяжение спирта по результатам опыта? Плотность спирта 0,8·103 кг/м3. 2. В технике для смазки подшипников скольжения, работающих в условиях относительно небольших скоростей, применяется фитильная смазка: один конец фитиля опускается в масло, а по другому масло поступает на смазываемую поверхность (цапфу или шейку вала). Определите, на какую высоту может подняться масло по фитилю, если он сделан из ткани, диаметр капилляров которой 0,2 мм. Плотность масла 870 кг/м3, поверхностное натяжение 26·10-3 Н/м. 3. В сосуд с горячей водой опущена капиллярная трубка. Будет ли изменяться уровень воды в трубке при ее остывании? ----------------------------------------------------------------------------------------------------
Твердое тело. Деформация. Прочность
Для повышения стойкости железобетонных конструкций к образованию трещин их изготовляют из напряженной арматуры: стальную проволоку каркаса сначала растягивают, а затем заливают бетоном. Объясните, почему железобетонные конструкции с напряженной арматурой обладают повышенной механической прочностью. 2. При изготовлении на заводе железобетонных конструкций стальную арматуру подвергают предварительному напряжению (растяжению) с помощью гидравлической установки. Стальные стержни длиной 6 м и диаметром 20 мм растягиваются на 2 мм. Определите силу, необходимую для этого, если модуль Юнга для, стали Е = 2,2·1011 Н/м2. 3. Плуг связан с трактором железной тягой, длина которой 1 м и поперечное сечение 10 см2. Определите удлинение тяги при пахоте, считая, что сопротивление почвы движению плуга равно 1,6·105 Н. Модуль Юнга для железа Е = 2·1011 Н/м2. 4. С помощью пресса, развивающего усилие в 1,5·107 Н, сжимают куб, из хромоникелевой стали с ребром 15 см. Определите модуль Юнга для этого сорта стали, если сжатие ребер куба составляет 0,5 мм. 5. Известно, что бетон хорошо выдерживает деформации сжатия, но плохо «работает» на растяжение. Как должна быть устроена железобетонная плита для междуэтажных перекрытий? 6. Вычислите диаметр стального стержня у крюка подъемного крана, рассчитанного на нагрузку в 8·104 Н, если необходимо обеспечить шестикратный запас прочности. Разрушающее напряжение (предел прочности)
·пр = 108 Н/м2. 7. Какой наибольшей высоты может быть сложена кирпичная стена при условии, что напряжение в ее основании не должно превышать 8·105 Н/м2? Плотность кирпича
· = 2400 кг/м3. 8. Башенный кран С-464 имеет грузоподъемность 5000 кг. Определите, с каким запасом прочности он работает, если его крюк подвешен на четырех стальных тросах, каждый из которых состоит из 300 проволок диаметром 0,4 мм. Предел прочности стали, из которой изготовлен трос, равен 9,8·108 Н/м2. 9. Строительная сталь марки Ст. 3 (мостовая) имеет предел прочности 4,5·108 Н/м2. Детали из этой стали должны работать с запасом прочности n = 3. Какое наибольшее напряжение растяжения можно допустить при этом условии? 10. Какой диаметр должны иметь канаты мостового крана грузоподъемностью 5000 кг, если запас прочности каната равен 3, а предел прочности 4·109 Н/м2? Задачу решите для случаев, когда у крана два каната и когда четыре. ----------------------------------------------------------------------------------------------------



Термодинамика. Расчет количества теплоты
В батарею водяного отопления поступает вода объемом 6·10-6 м3 в 1 с при температуре 80°С, а выходит из батареи при температуре 25°С. Какое количество теплоты получает отапливаемое помещение в течение суток? 2. Стальной резец массой 200 г нагрели до температуры 800°С и погрузили для закалки в воду, взятую при 20°С. Через некоторое время температура воды поднялась до 60°С. Какое количество теплоты было передано резцом воде? 3. Какое количество теплоты требуется для нагревания и расплавления 104 кг стального лома в мартеновской печи, если начальная его температура 20°С? Температура плавления стали 1500°С. Удельная теплота плавления стали 2,7·105 Дж/кг. 4. В плавильной печи за одну плавку получили 250 кг алюминия при температуре 660°С. Определите, на сколько изменилась
·внутренняя энергия алюминия, если его начальная температура была 20°С. Удельная теплота плавления алюминия 3,9·105 Дж/кг. 5. В электроплавильную печь загрузили 3 т стального лома при температуре 20°С. Какое количество электроэнергии требуется для расплавления стали, если КПД печи 95%? 6. На токарном станке обтачивается вал со скоростью резания 100 м/мин. Сила резания равна 2150 Н. Какое количество теплоты надо отводить из зоны резания ежеминутно, если на нагревание резца, детали и стружки идет 80% механической энергии шпинделя? 7. С одинаковой высоты упали два тела одинаковой массы медное и железное. Какое из них при ударе нагреется до более высокой температуры? 8. Паровой молот массой 10 т свободно падает с высоты 2,5 м на железную болванку массой 250 кг. На нагревание болванки идет 30% количества теплоты, выделенной при ударе. Сколько раз должен упасть молот, чтобы температура болванки поднялась на 20 °С? 9. Тепловоз массой 3000 т, двигавшийся со скоростью 72 км/ч, остановлен тормозами. Какое количество теплоты выделилось при торможении? ----------------------------------------------------------------------------------------------------






Термодинамика. Работа газа. КПД тепловой машины
Газ, занимавший объем V1 = 11 л при давлении 105 Па, был изобарно нагрет от 20 до 100°С. Определите работу расширения газа. 2. Начальное состояние газа характеризуется параметрами p1 и V1. При каком расширении изотермическом или изобарном до объема V2 газ совершает большую работу? 3. 1 м3 воздуха при температуре 0°С находится в цилиндре при давлении 2·105 Па. Какая будет совершена работа при его изобарном нагревании на 10°С? 4. Какая масса водорода находится в цилиндре под поршнем, если при нагревании от температуры T1 = 250 K до температуры Т2 = 680 К газ произвел работу А = 400 Дж?
5. Кислород, взятый при температуре t0 = 27°С, изобарически сжали до объема в 5 раз меньше первоначального. Определите работу внешней силы сжимающей газ, если его масса m = 160 г.
6. Один моль газа при изобарическом расширении совершает работу А = 831 кДж. В исходном состоянии объем газа V1 = 3 м3, а температура Т1 = 300 К. Каковы параметры газа р2, V2, Т2 после расширения?
7. В вертикальном цилиндре с площадью основания S = 10 см2 находится газ при температуре 27°C. На высоте h = 25 см от основания цилиндра расположен легкий поршень, на который поставлена гиря весом 20 Н. Какую работу совершит газ при расширении, если его нагреть на
·t = 100°C? Атмосферное давление р0 = 105 Па. Трения в системе нет.
8. При изобарическом нагревании от температуры t1 = 20°C до t2 = 50°C газ совершает работу А = 2,5 кДж. Определите число молекул газа, участвующих в этом процессе
9. Пневматический молот работает за счет энергии сжатого воздуха. Почему наблюдается обмерзание молота снаружи при работе? Какова причина охлаждения? 10. Определите КПД цикла Карно, если температуры нагревателя и холодильника соответственно равны 200 и 15°С. На сколько нужно повысить температуру нагревателя, чтобы КПД цикла увеличился вдвое






4.Решение[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]







[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]







8. При изобарическом нагревании от температуры t1 = 20°C до t2 = 50°C газ совершает работу А = 2,5 кДж. Определите число молекул газа, участвующих в этом процессе.
8.Решение:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]











Решение задач на уравнение Менделеева- Клайперона.
Алгоритм решения задач
№ шага
Алгоритм
Выполнение

1
Внимательно прочитайте текст задачи.
Баллон содержит 50 л кислорода, температура которого 27° С, а давление 2МПа. Найдите массу кислорода.

2
Запишите в “Дано” буквенное обозначение и числовое значение известных по тексту физических величин. Необходимо знать нормальные условия: р=105 Па, t°=0° С
Дано:
V=50 л
t° =27° C
p=2 МПа

3
Запишите химическую формулу и молярную массу газообразного вещества в “ Дано”, используя систему СИ. М Воздух= 0,029 кг/моль.
О2
М=3210–3кг/моль

4
Под горизонтальной чертой запишите буквенное обозначение неизвестной величины, знак = и?
m= ?

5
Под словом “ Решение” напишите уравнение Менделеева–Клайперона или его вариант:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Решение:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ][ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

6
Проделайте алгебраические преобразования так, чтобы по одну сторону знака = стояла неизвестная величина, а по другую – все известные.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

7
Проверьте, все ли величины выражены в системе СИ, учитывая, что 1л= 10–3 м3 , Т=t° +273 , 1 мм рт. ст.= 133 Па
50 л = 5 10–2 м3
Т = 300 К

8
Подставьте числовые значения вместе с единицами измерения, проведите расчет и работу с единицами измерения, учитывая, что 1 Дж=1 Н? м, 1 Па=1Н/м2 , 1 Н=1кг? м/с2
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

9
Запишите ответ:
Ответ: m=1,3 кг

 
Задачи для закрепления
1) Определите массу водорода, находящегося в баллоне емкостью 20 л при давлении 830 кПа, если температура газа равна 17° С.
2) Сосуд вместимостью 40 л содержит 1,98 кг углекислого газа и выдерживает давление не выше 3 МПа. При какой температуре возникает опасность взрыва?
3) Определите плотность азота при нормальных условиях.
4) Какое количество вещества содержится в газе при давлении 200 кПа и температуре 240 К, если его объем 40 л?
5) Какой объем занимает воздух массой 2,9 кг при давлении 750 мм рт.ст. и температуре –3° С?
6) Чему равно давление азота в сосуде объемом 0,25 м3 при температуре 32° С? Масса газа 300 г
Задачи для закрепления
1) Определите массу водорода, находящегося в баллоне емкостью 20 л при давлении 830 кПа, если температура газа равна 17° С.
2) Сосуд вместимостью 40 л содержит 1,98 кг углекислого газа и выдерживает давление не выше 3 МПа. При какой температуре возникает опасность взрыва?
3) Определите плотность азота при нормальных условиях.
4) Какое количество вещества содержится в газе при давлении 200 кПа и температуре 240 К, если его объем 40 л?
5) Какой объем занимает воздух массой 2,9 кг при давлении 750 мм рт.ст. и температуре –3° С?
6) Чему равно давление азота в сосуде объемом 0,25 м3 при температуре 32° С? Масса газа 300 г
Задачи для закрепления
1) Определите массу водорода, находящегося в баллоне емкостью 20 л при давлении 830 кПа, если температура газа равна 17° С.
2) Сосуд вместимостью 40 л содержит 1,98 кг углекислого газа и выдерживает давление не выше 3 МПа. При какой температуре возникает опасность взрыва?
3) Определите плотность азота при нормальных условиях.
4) Какое количество вещества содержится в газе при давлении 200 кПа и температуре 240 К, если его объем 40 л?
5) Какой объем занимает воздух массой 2,9 кг при давлении 750 мм рт.ст. и температуре –3° С?
6) Чему равно давление азота в сосуде объемом 0,25 м3 при температуре 32° С? Масса газа 300 г

1) 0,014 г; 2) 48° С; 3) 1,23 кг/м3; 4) 4 моль; 5) 2,25 м3; 6) 108624 Па.

Формула 4Формула 1Формула 6 Заголовок 315

Приложенные файлы

  • doc 1245743
    Размер файла: 119 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий