Простая физика
Теплоемкость газа
Категория:
Теплоемкость газаТеплоемкость газа при постоянном объеме и давлении
Задача 1.
Определить работу изотермического сжатия газа, совершающего цикл Карно, КПД которого равен 0,4, если работа изотермического расширения равна 8 Дж.
Решение. Цикл Карно состоит из двух изотерм и двух адиабат. На адиабатах газ не получает тепло и не отдает – вообще им не обменивается с...
Категория:
Теплоемкость газаТеплоемкость газа и уравнение Пуассона
Задача 1.
Трехатомный газ под давлением 240 кПа и температуре $20^{\circ}C$ занимает объем 10 л. Определить его теплоемкость при постоянном давлении.
Решение. Теплоемкость при постоянном давлении равна отношению полученного газом тепла к изменению температуры:
$$c_p=\frac{Q}{\Delta T}=\frac{\Delta U+A}{\Delta T }$$
$$c_p=\frac{\frac{6}{2}\nu R \Delta T+\nu R \Delta T }{\Delta T...
Категория:
Теплоемкость газаЗакон Дебая и определение числа степеней свободы
Задача 1.
При очень низких температурах молярная теплоемкость многих веществ пропорциональна кубу абсолютной температуры:
$$c_p=k\left(\frac{T}{Q_D}\right)^3$$
(это соотношение иногда называют законом Дебая). Для каменной соли температура Дебая$Q_D=281$ К и $k=1940$ Дж/(моль$\cdot$К). Определить количество теплоты, необходимое для нагревания 3,5 моль этого вещества от температуры 12 К до 38 К.
Решение....
Категория:
ИзопроцессыДва поршня
Задача 1.
Легкий теплопроводящий поршень $A$ и тяжелый теплонепроводящий поршень $B$ делят вертикально расположенный цилиндр на два отсека. Высота каждого отсека $L=40$ см, и в каждом из них находится 1 моль идеального одноатомного газа. Первоначально система находится в тепловом равновесии, потом газ медленно нагревают, сообщая...
Категория:
Олимпиадная физикаТеплоемкость газа - 7
Еще пара задач на теплоемкость газа.
Задача 1. Газообразный гелий находится в цилиндре под подвижным поршнем. Газ охлаждают при постоянном давлении, переводя его из состояния 1 в состояние 2. При этом от газа отводится количество теплоты $Q$ ($Q>0$). Затем газ расширяется в процессе 2-3, когда его...
Категория:
Олимпиадная физикаТеплоемкость газа - 6
Ранее уже выходили статьи на эту тему, поэтому я просто продолжила данную серию. Эти задачи предлагает ЗФТШ для своих слушателей.
Задача 1.
Гелий в количестве $\nu=2$ моля расширяется в процессе с постоянной теплоемкостью $C$. В результате к газу подвели количество теплоты 3000 Дж и внутренняя...
Категория:
ВлажностьВлажность - олимпиадная подготовка
Задачи на пары и влажность - сложные, олимпиадные.
Задача 1.
Между дном цилиндра и гладким поршнем при температуре 111 К содержится смесь гелия и криптона с относительной влажностью 0,5. Плотность гелия в 2 раза меньше плотности криптона. Ось цилиндра горизонтальна. Вне цилиндра давление равно нормальному...
Категория:
Молекулярно-кинетическая теорияОлимпиадная подготовка по МКТ - 2
Продолжаю публиковать решения олимпиадных задач, которые я подготавливала к занятию с группой ребят.
Задача 1.
В массивном металлическом цилиндре высотой $H = 1$ м, закрытом сверху подвижным поршнем, находится идеальный газ. Сверху на поршень аккуратно поставили гирю, отчего поршень сразу же опустился на $\Delta x_1...
Категория:
Первое начало термодинамикиСосуды
Две задачи про газы в сосудах. Из числа олимпиадных. Разберем их.
Задача 1.
В сосуде находятся гелий $He$ и азот $N_2$ в количестве $\nu_1$ и $\nu_2$ соответственно. Сосуд разделён на две части пористой перегородкой П (рисунок), которая свободно пропускает гелий и не пропускает азот, причём...
Категория:
Тепловые двигателиТеплоемкость газа. КПД цикла
Продолжаю выкладывать решения задач, над которыми я билась летом при подготовке к занятиям с группой олимпиадников. Решали параллельно: и я, и они. Теперь дошли руки до МКТ.
Задача 1.
Газообразный гелий нагревается (непрерывно повышается температура) от температуры $T_0$ в процессе, в котором молярная теплоёмкость...
Категория:
Работа газаЗадачи молекулярно-кинетической теории ЗФТШ -3
В ЗФТШ очень хорошая подготовка. И по математике, и по физике. Решайте задачи ЗФТШ - и прокачаетесь в физике!
Задача 1.
Гелий из состояния с температурой $T_1 =100$ K расширяется в процессе $p^2 V = const$ ( $p$ - давление, $V$ - объём газа) с...
Категория:
Работа газаЗадачи молекулярно-кинетической теории ЗФТШ -1
Люблю задачи, которые предлагает своим слушателям ЗФТШ МФТИ. Всегда что-то интересное!
Задача 1.
В цилиндре под давлением $p = 2$ атм находится смесь газов: гелия $He$ и водорода $H_2$. Изобарический нагрев смеси газов приводит к увеличению объёма цилиндра на $\Delta V =1$ л. На сколько...
Категория:
Тепловой балансЗадача 517 из задачника Бендрикова и др.
Задача 517 из задачника Бендрикова и др.
Задача. Два металлических шара радиусами 10 см с одинаковыми массами, один из которых откачан, а другой заполнен кислородом при давлении $p=2$ МПа, вносят в камеру, через которую идёт поток водяного пара температурой $t_p=100^{\circ}$. После того, как температура пара и...
Категория:
Теплоемкость газаТеплоемкость газа - 5
В статье разбираем задачи на теплоемкость газа.
Задача 1.
На рисунке изображены два вертикальных сообщающихся цилиндрических сосуда. Верх левого сосуда герметично запаян и этот сосуд частично заполнен гелием. Правый сосуд до краев заполнен ртутью так, что часть ртути находится в левом сосуде и гелий...
Категория:
Теплоемкость газаТеплоемкость газа - 4
В статье разбираем задачу на теплоемкость газа. Задача. Говорят, в архиве лорда Кельвина нашли рукопись с $p,V$ диаграммой, на которой расположен циклический процесс в виде прямоугольного треугольника $ACB$. Причем угол $C$ был прямым, а в точке $K$, лежащей на середине стороны $AB$, теплоемкость...
Категория:
Олимпиадная физикаТеплоемкость газа - 3
В статье разбираем задачи на теплоемкость газа.
Задача 1.
Один моль идеального газа участвует в циклическом процессе 1-2-3 тепловой машины, работающей в режиме теплового двигателя. В состоянии 1 газ имеет температуру $T_1$ и объем $V_1$. Известно, что все переходы газа из одного состояния в другое...
Категория:
Олимпиадная физикаТеплоемкость газа-2
В статье разбираем задачи на теплоемкость газа.
Задача 1.
Зависимость от температуры молярной теплоемкости идеального одноатомного газа в цикле тепловой машины, который состоит из трех последовательных процессов 1-2, 2-3 и 3-1, изображена на рисунке. Найдите отношение давления газа при максимальной и минимальной температурах в этом...
Категория:
Олимпиадная физикаТеплоемкость газа - 1
В статье разбираем задачи на теплоемкость газа. И сначала немного теории.
Теплоемкость определяется отношением
$$C=\frac{Q}{\Delta T}$$
Если $C=const$. В других случаях теплоемкость – это предел вида
$$\lim_{\Delta T \to \infty}\frac{Q}{\Delta T}$$
В изопроцессах наиболее просто теплоемкость определяется в адиабатном процессе: поскольку в нем $Q=0$, то $C=0$.
Так же просто и в...