Газовые законы

11.18. Некоторый идеальный газ испытывает сначала изобар­ное расширение, а затем изотермическое сжатие. Изобразить эти процессы в координатах р, Т и V, Т.

11.19. Изобразить графически зависимость плотности ρ не­которой массы идеального газа от давления р при изотерми­ческом процессе.

11.20. Определенная масса идеального газа изохорно нагре­вается, а затем изобарно сжимается. Изобразить графики этих процессов в координатах: а) р, V; б) р, Т; в) ρ, Т. (ρ – плотность)

11.21. Некоторая масса идеального газа изобарно нагревается, а затем после изотермического сжатия и изохорного охлажде­ния возвращается в исходное состояние. Изобразить эти про­цессы в координатах р, V и р, Т.

11.22. На рисунке изображены процессы, происходящие с идеальным газом определенной массы. Изобразить эти про­цессы в координатах р, V и р, Т

11.23. На рисунке изображены изотермы для двух иде­альных газов с одинаковыми массами m и различными моляр­ными массами µ, находящихся при одинаковой температуре. Выяснить, какая изотерма относится к газу с большей моляр­ной массой. Каким будет результат в случае одинаковых мо­лярных масс µ и различных масс газа m?

11.24. Изобразить графически в координатах р, Т две изохоры, соответствующие разным массам одного и того же газа, занимающим одинаковые объемы.

11.25. Определить характер изменения давления (рис. а), объема (рис. б) и температуры (рис. в) идеального газа некоторой массы в процессах, представленных на графиках.

11.26. При проведении опыта Торричелли внизу барометри­ческой трубки образовался пузырек воздуха объемом 2,0 мм. Каким стал объем пузырька, если он поднялся и находится на расстоянии 1,0 см от уровня ртути в трубке?

11.27. Объем пузырька воздуха по мере всплывания его со дна озера на поверхность увеличивается в 3 раза. Какова глу­бина озера?

11.28. В шаре диаметром 20 см находится воздух массой 7,0 г. До какой температуры, можно нагреть этот шар, если максимальное давление, которое выдерживают стенки шара, 0,30 МПа? Молярная масса воздуха М= 0,029 кг/моль.

11.29. При нагревании газа некоторой массы на 1 К при постоянном давлении объем газа увеличивается на 1/300 часть его первоначального значения. Определить начальную темпера­туру газа.

11.30. Открытая стеклянная колба вместимостью 0,40 дм³, содержащая воздух, нагрета до 127°С. Какой объем займет вода в колбе при остывании ее до 27°С, если после нагревания ее горлышко опустить в воду?

11.31. Сколько качаний п поршневого насоса надо сделать чтобы накачать пустую камеру футбольного мяча объемом V= = 2,5 дм³ до давления, превышающего атмосферное в 4 раза? За каждое качание насос захватывает из атмосферы воздух объемом К₀ = 200 см³. Температуру мяча считать постоянной.

11.32. Сколько качаний поршневого насоса потребуется для того, чтобы давление в баллоне объемом V₀ = l,5 дм³ умень­шить в k = 100 раз? Объем камеры насоса К =100 см³. Из­менением температуры при откачивании газа пренебречь.

11.33. В одном баллоне вместимостью 15 дм находится газ под давлением 0,2 МПа, а в другом — тот же газ под давлением 1 МПа. Баллоны, температура которых одинакова, соединены трубкой с краном. Бели открыть кран, то в обоих баллонах устанавливается давление 0,4 МПа. Какова вместимость второго баллона?

11.34. Внутри трубы, наполненной воздухом и закрытой с обоих концов, может скользить без трения плотно прилегаю­щий к стенкам трубы поршень массой m = 4,0 кг и площадью 2,0 дм². Определить отношение объемов воздуха в трубе по обе стороны от поршня при ее соскальзывании по наклонной плос­кости, образующей с горизонтом угол α = 60° (рис.). Коэф­фициент трения между трубой и наклонной плоскостью µ = 0,25. известно, что в горизонтально лежащей трубе поршень занимает среднее положение, при этом давление воздуха в трубе р= 1,25 кПа. Температура воздуха в трубе постоянна.

11.35. Будет ли давать правильные показания чашечный ртут­ный барометр (рис.), если часть его трубки (ниже уровня ртути) сделана из мягкой резины?

11.36. В чашечный ртутный барометр попал воздух, в результате чего при нормальных условиях барометр показывает 98,6 кПа. Расстояние от уровня ртути в трубке до запаянного конца ее 10,0 см. Каково истинное значение атмосферного давления, если при температуре 20°С барометр показывает 97,3 кПа? Тепловым расширением ртути и трубки пренебречь

11.37. U-образная трубка заполнена водой, оба конца ко­торой запаяны (рис.). Из одного колена воздух удален, давление воздуха в другом колене при температуре 20°С равно нормальному атмосферному. Какой будет разность уровней воды в коленах, если трубку нагреть до 100°С? Считать, что l₀ =15 м.

11.38. В двух сосудах одинакового объема находятся гелий и аргон, массы которых равны. Во сколько раз давление гелия больше, чем аргона, если температуры газов одинаковы?

11.37. Давление в цилиндре паровой машины объемом 20 дм³ после открывания клапана уменьшилось на Δр = 0,81 МПа. Ка­кова масса пара, выпущенного из цилиндра? Температуру пара считать 100°С.

11.38. Газометр вмещает при нормальных условиях углекис­лый газ массой 0,50 кг. Определить массу находящегося в газо­метре углекислого газа, если термометр показывает 17°С, а ма­нометр - 93,3 кПа.

11.39. Плотность газа при давлении 0,20 МПа и температуре 7°С равна 2,41 кг/м³. Какова масса 1 моль этого газа?

11.40. В барометрическую трубку при нормальных условиях попал воздух, вследствие чего барометр показал давление 0,10 МПа. Какова плотность воздуха над ртутью?

11.41. Газ находится при температуре 20°С и давлении 0,50 МПа. Какое давление потребуется для того, чтобы уве­личить плотность газа в 2 раза, если температура его будет доведена до 80°С?

11.42. Определить массу 1 моль смеси, состоящей из кислорода массой 8,0 г и углекислого газа массой 22 г.

11.43. Приняв, что воздух по массе состоит из 76%.азота, 23% кислорода и 1% аргона, найти массу 1 моль воздуха.

11.44. Найти объем смеси, состоящей из азота массой 2,8 кг и кислорода массой 3,2 кг и имеющей температуру 17°С и давление 0,40 МПа.

11.45. В баллоне вместимостью 14 дм³ находится смесь гелия с кислородом массой 64 г при температуре 7°С и давлении 0,12 МПа. Найти массу гелия и массу кислорода в смеси.

11.46. Определить плотность смеси, состоящей из гелия массой 8,0 г и аргона массой 4,0 г, при температуре 17°С и давле­нии 0,10 МПа.

11.47. Гремучим газом называется смесь, состоящая из одной части водорода и восьми частей кислорода. Определить плот­ность гремучего газа при нормальных условиях.