Решение задач по термодинамике 10 класс

Решение задач по термодинамике 10 класс Составила учитель физики: Борисова Анастасия Евгеньевна МБОУ СОШ№28

1. Найти среднюю квадратичную скорость молекул воздуха при температуре t = 17°C. Молярная масса воздуха м = 0,029 кг/моль. 1. Найти среднюю квадратичную скорость молекул воздуха при температуре t = 17°C. Молярная масса воздуха м = 0,029 кг/моль.

Дано: Дано: T=290К m=0,029 Средняя квадратичная скорость молекул находится по формуле

2. В момент взрыва атомной бомбы развивается температура Т ~10 в степени 7 К. Считая, что при такой температуре все молекулы полностью дислоцированы(распределять, размещать, разместить, расположить, поместить, помещать )на атомы, найти среднюю квадратичную скорость иона водорода. 2. В момент взрыва атомной бомбы развивается температура Т ~10 в степени 7 К. Считая, что при такой температуре все молекулы полностью дислоцированы(распределять, размещать, разместить, расположить, поместить, помещать )на атомы, найти среднюю квадратичную скорость иона водорода.

Дано: Дано: T ≈ 107 К μ= 1 ·10-3 кг/моль Решение: Средняя квадратичная скорость

3. Найти число молекул n водорода в единице объема сосуда при давлении р = 266,6 Па, если средняя квадратичная скорость его молекул = 2,4 км/с. 3. Найти число молекул n водорода в единице объема сосуда при давлении р = 266,6 Па, если средняя квадратичная скорость его молекул = 2,4 км/с.

Дано: Дано: μН2 = 2·10-3 кг/моль р = 266,6 Па vср.кв. =2,4 км/c = 2,4·103 м/с n -? Решение: Средняя квадратичная скорость Выразим число молей газа из уравнения Менделеева-Клапейрона

Число молекул, содержащихся в единице объема сосуда Число молекул, содержащихся в единице объема сосуда

4. Плотность некоторого газа р = 0,06 кг, средняя квадратичная скорость его молекул = 500 м/с. Найти давление р, которое газ оказывает на стенки сосуда. 4. Плотность некоторого газа р = 0,06 кг, средняя квадратичная скорость его молекул = 500 м/с. Найти давление р, которое газ оказывает на стенки сосуда.

Дано: Дано: ρ = 0,06 кг/м3 vср.кв. =500 м/с р -? Решение: Средняя квадратичная скорость

5. Определить среднюю квадратичную скорость <vкв> молекулы газа, заключенного в сосуд вместимостью V=2 л под давлением р=200 кПа. Масса газа m=0,3 г. 5. Определить среднюю квадратичную скорость <vкв> молекулы газа, заключенного в сосуд вместимостью V=2 л под давлением р=200 кПа. Масса газа m=0,3 г.

6. Средняя кинетическая энергия хаотического теплового движения молекул гелия уменьшилась в 4 раза. Определите конечную температуру газа, если его начальная температура равна 900 К. 6. Средняя кинетическая энергия хаотического теплового движения молекул гелия уменьшилась в 4 раза. Определите конечную температуру газа, если его начальная температура равна 900 К.

Так как кинетическая энергия уменьшилась в 4 раза, то можно записать соотношение:

7. Некоторое количество водорода находится при температуре 200 К и давлении 400 Па. Газ нагревают до температуры 10 000 К, при которой молекулы водорода практически полностью распадаются на атомы. Определите давление газа, если его объем и масса остались без изменения. 7. Некоторое количество водорода находится при температуре 200 К и давлении 400 Па. Газ нагревают до температуры 10 000 К, при которой молекулы водорода практически полностью распадаются на атомы. Определите давление газа, если его объем и масса остались без изменения.

р1 = 400 Па; Т1 = 200 К; Т2 = 104 К; р2 - ? р1 = nKT1; p2 = 2nKT2; р1 = 400 Па; Т1 = 200 К; Т2 = 104 К; р2 - ? р1 = nKT1; p2 = 2nKT2;

8. Из баллона со сжатым водородом вместимостью 10 л вследствие неисправного вентиля вытекает газ. При температуре 7 °С манометр показывает 50 атм. Через некоторое время при температуре 17 °С манометр показал такое же давление. Какая масса газа вытекла из баллона? 8. Из баллона со сжатым водородом вместимостью 10 л вследствие неисправного вентиля вытекает газ. При температуре 7 °С манометр показывает 50 атм. Через некоторое время при температуре 17 °С манометр показал такое же давление. Какая масса газа вытекла из баллона?

9. Газ массой 16 г при давлении 1 МПа и температуре 112 °С занимает объем 1,6 л. Определите, какой это газ. 9. Газ массой 16 г при давлении 1 МПа и температуре 112 °С занимает объем 1,6 л. Определите, какой это газ.

m = 16г = 1,6⋅10-2 кг; m = 16г = 1,6⋅10-2 кг; р = 1 МПа = 106Па; Т = 112° С = 385К; V = 1,6л = 1,6 ⋅ 10-3м3; М - ? = 32 ⋅ 10-3 кг/моль. Это кислород О2

10. Смешали воду массой 0,8 кг, имеющую температуру 25 °С, и воду при температуре 100 °С массой 0,2 кг. Температуру полученной смеси измерили, и она оказалась равной 40 °С. Вычислите, какое количество теплоты отдала горячая вода при остывании и получила холодная вода при нагревании. Сравните эти количества теплоты. 10. Смешали воду массой 0,8 кг, имеющую температуру 25 °С, и воду при температуре 100 °С массой 0,2 кг. Температуру полученной смеси измерили, и она оказалась равной 40 °С. Вычислите, какое количество теплоты отдала горячая вода при остывании и получила холодная вода при нагревании. Сравните эти количества теплоты.

11. В сосуде содержится 3 л воды при температуре 20 °С. Сколько воды при температуре 45 °С надо добавить в сосуд, чтобы в нём установилась температура 30 °С? Необходимый свободный объём в сосуде имеется. Теплообменом с окружающей средой пренебречь 11. В сосуде содержится 3 л воды при температуре 20 °С. Сколько воды при температуре 45 °С надо добавить в сосуд, чтобы в нём установилась температура 30 °С? Необходимый свободный объём в сосуде имеется. Теплообменом с окружающей средой пренебречь

Q1=c*m1(t-t1) m1=ρ*V1 Q1=c*m1(t-t1) m1=ρ*V1 Q2=c*m2(t-t2) m2=ρ*V2 Согласно уравнению теплового баланса c*ρ*V1(t-t1)=-c*ρ*V2(t-t2) V1(t-t1)=V2(t2-t) V2=V1(t-t1)/(t2-t) V2=3*10-3*(30-20)/(45-30)=2*10-3м3(2 л) Ответ:2л

12. На графике показана зависимость температуры, на которую нагревается вещество, от количества полученной им теплоты. По графику определите удельную теплоемкость вещества, если его масса 50 г. Определите, что это за вещество. 12. На графике показана зависимость температуры, на которую нагревается вещество, от количества полученной им теплоты. По графику определите удельную теплоемкость вещества, если его масса 50 г. Определите, что это за вещество.

с = Q/m*ΔT = 2250/0,05*100 = 450 Дж/кг*С с = Q/m*ΔT = 2250/0,05*100 = 450 Дж/кг*С Это близко к железу (460 Дж/кг*С)

13. Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть 2 л воды от 20 °С до 100 °С? Вода нагревается в алюминиевой кастрюле массой 400 г. Тепловыми потерями пренебречь. 13. Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть 2 л воды от 20 °С до 100 °С? Вода нагревается в алюминиевой кастрюле массой 400 г. Тепловыми потерями пренебречь.

Чтобы вскипятить воду в чайнике нужно сначала довести температуру чайника и воды до 100 °С. Для этого потребуется теплоты для нагревания чайника Чтобы вскипятить воду в чайнике нужно сначала довести температуру чайника и воды до 100 °С. Для этого потребуется теплоты для нагревания чайника И воды:

14. Стальной шарик нагревают на горелке. Как в процессе нагревания изменяются плотность шарика и его внутренняя энергия? 14. Стальной шарик нагревают на горелке. Как в процессе нагревания изменяются плотность шарика и его внутренняя энергия? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличилась 2) уменьшилась 3) не изменилась

При нагреве стальной шарик немного увеличивается в размерах. Это связано с тепловым движением атомов в узлах его кристаллической решетки. Вследствие этого плотность шарика, равная немного уменьшается, так как его масса m остается прежней, а объем V увеличивается. При нагреве стальной шарик немного увеличивается в размерах. Это связано с тепловым движением атомов в узлах его кристаллической решетки. Вследствие этого плотность шарика, равная немного уменьшается, так как его масса m остается прежней, а объем V увеличивается. Внутренняя энергия тела может быть записана в виде , где T – температура вещества. Из этой формулы видно, что при сохранении массы m и увеличении температуры T внутренняя энергия стального шарика увеличивается. Ответ: 21.

15. Газ занимает объем 100 л при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре 20 °С. Каково количество вещества газа? Сколько молекул газа в этом сосуде? 15. Газ занимает объем 100 л при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре 20 °С. Каково количество вещества газа? Сколько молекул газа в этом сосуде?

р = 105 Па; Т = 20° = С = 293 К; V = 100 л = 0,1 м3; v - ? N - ? р = 105 Па; Т = 20° = С = 293 К; V = 100 л = 0,1 м3; v - ? N - ?

16. Найдите среднюю длину свободного пробега молекул азота при нормальных условиях. Диаметр молекулы принять равным 3⋅10-8 см. 16. Найдите среднюю длину свободного пробега молекул азота при нормальных условиях. Диаметр молекулы принять равным 3⋅10-8 см.