Задачи по теме Уравнение состояния идеального газа
из учебника Степанова (глава Свойства газов)

№584. В каких слоях атмосферы воздух ближе к идеальному газу: у поверхности Земли или на больших высотах?
№585. Определите массу водорода, находящегося в баллоне вместимостью 20 л под давлением 830 кПа при температуре 17 °С.
№586. Газ занимает объем 100 л при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре 20 °С. Каково количество вещества газа? Сколько молекул газа в этом сосуде?
№587. Определите температуру азота, имеющего массу 2 г, занимающего объем 830 см3 при давлении 0,2 МПа.
№588. Какое давление рабочей смеси установилось в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания, если к концу такта сжатия температура повысилась с 47 до 367 °С, а объем уменьшился с 1,8 до 0,3 л? Первоначальное давление было 100 кПа.
№589. Баллон вместимостью 40 л содержит 1,98 кг углекислого газа. Баллон выдерживает давление не выше 30• 105 Н/м2. При какой температуре возникает опасность взрыва?
№590. Газ массой 16 г при давлении 1 МПа и температуре 112 °С занимает объем 1,6 л. Определите, какой это газ.
№591. В закрытом сосуде находится газ под давлением 500 кПа. Какое давление установится в этом сосуде, если после открытия крана 4/5 массы газа выйдет наружу?
№592. В баллоне вместимостью 200 л находится гелий под давлением 100 кПа при температуре 17 °С. После подкачивания гелия его давление поднялось до 300 кПа, а температура увеличилась до 47 °С. На сколько увеличилась масса гелия?
№593. 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?
№594. 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.
№595. Определите плотность азота при температуре 27 °С и давлении 100 кПа.
№596. Число молекул, содержащихся в единице объема неизвестного газа при нормальных условиях, равно 2,7⋅1025 м-3. Этот же газ при температуре 91 °С и давлении 800 кПа имеет плотность 5,4 г/см3. Найдите массу молекулы этого газа.
№597. Некоторый газ массой 7 г, находящийся в баллоне при температуре 27 °С, создает давление 50 кПа. Водород массой 4 г в этом же баллоне при температуре 60 °С создает давление 444 кПа. Какова молярная масса неизвестного газа?
№598. В баллоне вместимостью 10 л находится кислород, масса которого 12,8 г. Давление в баллоне изменяется U-образным водяным манометром. Чему равна разность уровней воды в коленах манометра при температуре 27 °С? Атмосферное давление нормальное.
№599. Баллон вместимостью 5 л содержит оксид углерода. Ртутный манометр, подключенный к баллону, показывает давление 0,5⋅105 Па при наружном давлении р0= 105 Па. Температура газа в баллоне 400 К. Определите количество вещества в баллоне, массу газа и концентрацию молекул.
№600. Баллон, содержащий 1 кг азота, при испытании взорвался при температуре 350 °С. Какое количество водорода можно хранить в этом баллоне при 20 °С, имея пятикратный запас прочности?
№601. Определите плотность смеси, состоящей из 4 г водорода и 32 г кислорода, при температуре 7 °С и давлении 700 мм рт. ст.
№602. В баллоне вместимостью 1,64 л содержится смесь кислорода и азота общей массой 12 г. При температуре 20 °С давление смеси равно 5,86⋅105 Па. Смесь газов пропускается через ловушку, содержащую раскаленные медные стружки, и затем перекачивается в другой баллон вместимостью 30 л. Каково давление во втором баллоне при температуре 360 К, если весь кислород соединится с медью?
№603. Цилиндрический горизонтально расположенный сосуд длиной 85 см делится на две части подвижным тонким поршнем. Каким будет положение поршня, если в одну часть поместить некоторое количество водорода, а в другую—такую же массу кислорода?
№604. Баллон содержит сжатый воздух объемом 40 л под давлением 15 МПа. Какой объем воды можно вытеснить из цистерны подводной лодки воздухом из этого баллона, если лодка находится на глубине 20 м?
№605. Сосуд вместимостью 100 л разделен на две равные части полупроницаемой перегородкой. В одной половине сосуда находится водород массой 2 г, в другой — азот в количестве 1 моль. Определите давление, установившееся по обе стороны перегородки, если она может пропускать только водород. Температура в обоих половинах одинакова и равна 127 °С. Температура остается постоянной.
№606. Сосуд вместимостью 200 см3 разделен пополам полупроницаемой перегородкой. В одну половину введен водород массой 2 мг и гелий массой 4 мг. Через перегородку может диффундировать только гелий. Во время процесса поддерживается постоянная температура 27 К. Какие давления установятся в обеих частях сосуда?
№607. Столбик воздуха высотой 24 см заперт в установленной вертикально открытым концом вверх пробирке столбиком ртути. Длина пробирки 1 м. При нормальных условиях ртуть доходит до открытого конца пробирки. Воздух нагревают до температуры Т и затем охлаждают до первоначальной температуры. Уровень ртути после этого не доходит до открытого конца пробирки на 6 см. До какой температуры нагревали воздух? До какой минимальной температуры нужно было бы нагреть воздух, чтобы вся ртуть вылилась из пробирки?
№608. В запаянную с одного конца симметричную U-об-разную трубку налита вода, причем за счет присутствия в трубке воздуха разность уровней воды у ее концов оказалась равной h (рис. 89). Во сколько раз надо изменить температуру воздуха в трубке, чтобы разность уровней воды у ее концов уменьшилась вдвое? Атмосферное давление р0.
№609. 3апаянная с одного конца цилиндрическая трубка длиной L погружается в воду до тех пор, пока ее запаянный конец не окажется на одном уровне с поверхностью воды (рис. 90). Когда температуры воздуха в трубке и воды уравнялись, оказалось, что вода поднялась в трубке на высоту 2/3 L. Найдите начальную температуру воздуха в трубке, если температура воды Т, а атмосферное давление p0.
№610. Пузырек воздуха поднимается со дна водоема глубиной Н. Найдите зависимость радиуса пузырька от глубины его расположения, если его объем на дне равен V0.
№611. Тонкий резиновый шар радиусом 2 см наполнен воздухом при температуре 20 °С и нормальном атмосферном давлении. Каков будет радиус шара, если его опустить в воду с температурой 4 °С на глубину 20 м?
№612. Сферическая оболочка воздушного шара, сообщающаяся с атмосферой, имеет диаметр 10 м и массу 10 кг. На сколько градусов надо нагреть воздух в шаре, чтобы он взлетел? Температура воздуха равна 27 °С, атмосферное давление 735 мм рт. ст.
№613. Сферическая оболочка воздушного шара сделана из материала, квадратный метр которого имеет массу 1 кг. Шар наполнен гелием при нормальном атмосферном давлении, температура воздуха и гелия 0 °С. При каком минимальном радиусе шара он будет подниматься?
№614. Сколько балласта должен выбросить аэростат объемом 300 м3, для того чтобы подняться с высоты, на которой барометр показывал давление 730 мм рт. ст. при температуре—15°С, до высоты, па которой барометр показывает давление 710 мм рт. ст., а температура равна—20 °С?
№615. В сосуд вместимостью V при помощи насоса с объемом рабочей камеры V0 нагнетают воздух. Каким будет давление в сосуде после n качаний насоса? Атмосферное давление р0. Изменением температуры пренебречь.
№616. Из сосуда вместимостью V откачивают воздух при помощи насоса с объемом рабочей камеры V0. Каким будет давление воздуха в сосуде после n качаний насоса? Атмосферное давление р0. В начальный момент сосуд сообщался с атмосферой. Изменением температуры пренебречь.
№617. Из сосуда вместимостью V сначала откачивают воздух, делая n качаний насоса с объемом рабочей камеры V0. Затем тот же насос переводят в режим нагнетания и делают n качаний, захватывая воздух из атмосферы. Считая, что начальное давление в сосуде равно атмосферному р0 и что температура воздуха не меняется, найдите изменение массы воздуха в сосуде в результате проведения указанных операций.
№618. Сколько качаний надо сделать, чтобы при помощи насоса, захватывающего при каждом качании 40 см3 воздуха, наполнить пустую камеру шины велосипеда настолько, чтобы площадь его соприкосновения с дорогой была равна 60 см2? Нагрузка на одно колесо равна 350 Н. Объем камеры 2000 см3 , атмосферное давление нормальное.
№619. Во время езды температура в камерах велосипедных шин возрастает от 20 до 60 °С. Считая объем камер постоянным, определите, на сколько уменьшится площадь соприкосновения шин с дорогой, если нагрузка на колесо остается прежней (см. задачу 618).
№620. Вертикальный цилиндр с тяжелым поршнем наполнен кислородом массой 10 г. После нагревания цилиндра на 50 К поршень, имеющий площадь 100 см2, поднялся на высоту 7 см. Определите массу поршня, если над ним нормальное атмосферное давление. Трением поршня о стенки цилиндра пренебречь.
№621. В цилиндре под поршнем площадью 100 см2 находится азот массой 28 г при температуре 100 °С (рис. 91). К поршню через систему блоков подвешен груз массой 50 кг. Цилиндр охлаждается до 0 °С. На какую высоту поднимается груз? Атмосферное давление нормальное, весом поршня пренебречь.
№622. В закрытом с обоих концов откачанном цилиндре подвешен на пружине скользящий без трения поршень, положение равновесия которого находится у дна цилиндра. В пространство под поршнем вводится такое количество газа, что поршень поднимается на высоту h (рис. 92). На какой высоте установится поршень, если этот газ нагреть от Т0 до T1? Закон Гука выполняется.
№623. Газ заперт в расположенном горизонтально цилиндре поршнем, который удерживается на расстоянии l0 от дна цилиндра силой F. Площадь поршня S. В некоторый момент времени поршень освобождают. На каком расстоянии от дна сосуда скорость поршня станет максимальной? Трением поршня о стенки сосуда пренебречь. Давление атмосферы нормальное и равно Р0. Опишите качественно дальнейшее поведение поршня.
№624. При нагревании газ переведен из состояния l в состояние 2 (рис. 93). Как изменятся при этом объем и давление газа?
№625. На рисунке 94 представлен циклический процесс, проведенный идеальным газом в количестве 1 моль.
№626. На рисунке 95 представлены циклические процессы, проведенные идеальным газом в количестве 1 моль. Дайте характеристику каждому из циклов (по плану задачи 625) и изобразите эти циклы в других координатах.
№627. На рисунке 96 изображены графики зависимости давления от абсолютной температуры для двух: а) одинаковых масс идеального газа, нагреваемых изохорно в сосудах разного объема; б) разных масс, нагреваемых изохорно в сосудах V1=V2. Какому графику соответствует: а) больший объем сосуда; б) большая масса газа?
№628. На рисунке 97 изображены графики зависимости объема от абсолютной температуры для двух: а) одинаковых масс идеального газа, нагреваемых изобарно в вертикальных цилиндрах под тяжелыми поршнями разного веса; б) разных масс, нагреваемых изобарно, p1 = p2. Какому графику соответствует: а) больший вес поршня (большее давление газа): б) большая масса газа?
№629. На рисунке 98 изображены графики зависимостидавления идеального газа от его объема для двух: а) одинаковых масс газа; б) разных масс газа. Расширение газа проводится изотермически: а) при разных температурах; №б) при одинаковой температуре. Какому графику соответствует: а) более высокая температура; б) большая масса газа?
№630. С некоторой массой идеального газа был проведен циклический процесс, изображенный на рисунке 99. Объясните, как менялся объем газа при переходе из 1—2, 2—3, 3—4, 4—1.
№631. С некоторой массой идеального газа был проведен циклический процесс, изображенный на рисунке 100. Объясните, как менялось давление газа при переходе из 1—2, 2—3, 3—4, 4—1.
№632. С некоторой массой идеального газа был проведен циклический процесс, изображенный на рисунке 101. Укажите точки графика, которые соответствуют состояниям газа: а) с Тmin и Tmax; б) с наибольшим и наименьшим объемом; в) с наибольшим и наименьшим давлением газа в процессе.

Рады приветствовать учеников всех учебных заведений всех возрастов на нашем сайте! Здесь вы найдете решебники и решения задач бесплатно, без регистрации.
Видео онлайн