Одноатомный идеальный газ: Одноатомный идеальный газ массой 20 г при расширении без теплообмена совершил работу 249 Дж. На сколько градусов изменилась

Содержание

Одноатомный идеальный газ – Справочник химика 21


    Для одноатомного идеального газа внутренняя энергия определяется кинетической энергией его молекул. Для одного моля она равна [c.35]

    Один моль одноатомного идеального газа проведен через обратимый цикл, показанный на рисунке. За- [c.21]

    Термодинамические функции в уравнениях (IV, 88)—(IV, 91) представляют собой полные термодинамические функции для одноатомного идеального газа, так как у атомов имеются только движения поступательное и электронное. [c.161]

    Вычислить работу адиабатного расширения 1 моль одноатомного идеального газа при понижении температуры от 100 до 25°С. Начальное давление 10,13-10 н1м , конечное 2,026-10 м/ж . [c.12]

    Для характеристики строения молекул газообразных веществ удобно использовать отношение Ср/С = у, называемое коэффициентом Пуассона.

Чем сложней молекула, тем ближе коэффициент Пуассона к единице. Так, для одноатомного идеального газа он равен Vg = 1,667, для двухатомного — Vj = 1,400, для трехатомного — /3 = 1,333 и так далее. [c.56]

    Для одноатомного идеального газа с помощью классической теории получено у = Ср/Су= 1,667. Это подтверждено исследованиями Кундта и Варбурга, которые определили Ср/Сг для ртутного пара, который является одноатомным Y= p/ v= 1,66. [c.64]

    Энтропия одноатомного идеального газа выражается уравнением (X, 33)  [c.344]

    Следовательно, для одноатомного идеального газа Су равняется приблизительно 3 кал/(град моль) и не зависит от температуры и от вида газа.  

[c.104]

    Для определения атомарной энтропии образования соединений (ASf) положение сложилось в настоящее время более благоприятно, чем для определения АЯ так как на основе методов статистической термодинамики и экспериментальных данных о спектрах элементов значения стандартной энтропии для большинства элементов в состоянии одноатомного идеального газа хорошо известны для широкой области температур (вплоть до очень высоких).[c.163]

    Почему Сг твердого тела вдвое превышает теплоемкость одноатомного идеального газа Сформулируйте правило Дюлонга и Пти. 

[c.37]

    Для одноатомного идеального газа v=2,98 кал/град-моль. Отсюда [c.98]

    Отсюда мольная теплоемкость одноатомного идеального газа или часть теплоемкости многоатомного, относящаяся к поступательному движению, получится дифференцированием (VI.76) и (VI.77) по температуре  [c.207]

    В кинетической теории было показано, что внутренняя энергия моля одноатомного идеального газа [c.30]

    Некоторые применения закона Больцмана к одноатомному идеальному газу [c.200]

    Д5а — энтропии образования соединения из злементов в гипотетическом состоянии одноатомного идеального газа при данных Р и Г  

[c.437]


    В качестве первого примера применения сумм по состояниям рассмотрим вычисление энтропии одноатомного идеального газа. В этом случае вращательные и колебательные степени свободы отсутствуют. Пренебрегая ядерной суммой по состояниям (термохимическое значение энтропии), получим [c.231]

    Например, для одноатомного идеального газа, принимая внутреннюю энергию равной энергии теплового движения, имеем 

[c.136]

    Одноатомный газ характеризуется лишь поступательным движением, поэтому данная формула соответствует полной энтропии одноатомного идеального газа. [c.129]

    Один моль одноатомного идеального газа проведен через обратимый цикл, показанный на рисунке. Заполните пустые места в таблицах, приведенных ниже. [c.21]

    Процесс А 1 моль одноатомного идеального газа расширяется изотермически в вакуум при 300° К от начального объема 10 л до конечного объема 20 л. Процесс Б 1 моль этого газа расширяется изотермически и обратимо при 300° К от объема 10 л до объема 20 л. а) Для каждого процесса рассчитайте исходное состояние после каждого из процессов Л и Б.

Покажите, как окружающая среда может быть возвращена в исходное состояние после одного из процессов и почему она не может быть возвращена в исходное состояние после другого процесса. [c.39]

    Вычислите стандартную мольную энтропию газообразной платины при 1000° К. Предположите, что Р1 является одноатомным идеальным газом, и не принимайте во внимание электронное возбуждение ниже 1000° К используйте следующие данные  [c.50]

    Считая, что энергия связи кристалла равна сумме энергий (г) парных взаимодействий атомов с z ближайшими соседями, найдите энергию удаления одного атома с образованием вакансии, теплоту атомизации, теплоту образования одной вакансии и теплоту образования двух соседних вакансий. Примите, что энергия термического возбуждения кристалла равна нулю, а газовая фаза представляет собой одноатомный идеальный газ при любых температурах. 

[c.22]

    Найдите теплоемкость одноатомного идеального газа в однородном поле тяготения. Рассмотрите два предельных случая а) MgH RT, б) MgH RT (М – молекулярная масса g -ускорение свободного падения Н — высота сосуда, в котором находится газ). [c.52]

    В случав однокомпонентного одноатомного идеального газа с = % ф 1т)) из точной кинетической теории [ ] можно получить 

[c.570]

    Теплоемкость – экспериментально измеряемая экстенсивная величина. В термодинамических таблицах обычно табулируют значения мольной теплоемкости с шагом в 100 К, либо приводят величины С,, при 298 К и коэффициенты, описывающие ее зависимость от температуры. Для некоторых веществ теплоемкость можно также оценить теоретически методами статистической термодинамики. Так, при комнатной температуре для одноатомных идеальных газов мольная теплоемкость Су – 3/2 / , для двухатомных газов Су = 5/2 Л. [c.21]

    Пример 2-1. Рассчитайте изменение внутренней энергии гелия (одноатомный идеальный газ) при изобарном расширении от 5 до 10 л под давлением 196 кПа.

[c.23]

    Конечный объем можно найти из уравнения адиабаты (для одноатомного идеального газа у – Ср / Су 51Ъ)  [c.24]

    Каждое слагаемое правой части уравнения (11,7) зависит только от температуры. Поэтому внутренняя энергия идеального газа не зависит ни от объема, занимаемого газом, ни от давления, под которым находится газ, а является функцией только температуры (закон Джоуля). В случае одноатомных идеальных газов последнее слагаемое правой части уравнения (П,7) равно нулю, а второе слагаемое по сравнению с первым ничтожно мало. Поэтому внутренняя энергия таких систем определяется только кинетической энергией поступательного движения частиц (I/ = Е . 

[c.60]

    Здесь Ей — нулевая энергия. (По статистике Ферми — Дирака энергия одноатомного идеального газа при абсолютном нуле в области вырождения неравна нулю и обратно пропорциональна квадрату среднего расстояния между молекулами газа.) [c.158]

    Для состояний насыщения одноатомного идеального газа квантовая статистика дает следующее уравнение  [c. 203]

    Когда в гл. 3 молярная энергия Е одноатомного идеального газа определялась как сумма кинетической энергии индивидуальных молекул или как авогадрово число средних молекулярных энергий, молчаливо предполагалось, что Е является функцией состояния. Так ли это  

[c.37]

    Эта величина вдвое превышает теплоемкость одноатомного идеального газа. Вначале она была установлена опытно Дюлон-гом П. и А. Пти для металлов при комнатной температуре. Они сформулировали правило, согласно которому атомная теплоемкость веществ в твердом состоянии определяется произведением атомной массы на удельную теплоемкость и равна 25,9— 26,7 Дж/моль-К. [c.32]

    Пример 18. На основании данных, приведенных в табл. 23 (с. 433), 25 (с. 439) и в Приложении 1, найти энтропию образования КС1 из элементов, взятых в состоянии одноатомного идеального газа Пользуясь полученным значением, вычислить S gg для КХ п МеС1. Оценить также точность вычисления Sjgg по методу Киреева для МеХ.

[c.441]


    Здесь энтропия выражена в кал/град-моль, а давление — в атмосферах. Это соотношение представляет собой знаменитое уравне ние Закура и Тетроде для энтропии одноатомного идеального газа. Оно представляет интерес в трех отношениях. [c.220]

    А -Д / = v (Т, – А), где п = I, С, = 3/2 R (одноатомный идеальный газ). Работа раеширст ния против постоянного внешнего давления р равна  

[c.24]

    Чтобы понять существо дела, будет достаточно рассмотреть пр( стейщий пример одноатомного идеального газа, частицы которого х рактеризуются тремя пространственными координатами х, у,г)итр мя координатами импульсов р , ру,р ). Для статистического описан) [c.27]


НАЧАЛА ФИЗИКИ


Подставляя величину в определение теплоемкости (20.19), найдем теплоемкость газа в исследуемом процессе

(20.23)

1.  Как изменяется внутренняя энергия идеального газа при его изотермическом сжатии?

А. Увеличивается. Б. Уменьшается. В. Не изменяется.
Г. Сначала увеличивается, затем уменьшается.

2. С идеальным газом происходят процессы 1, 2, 3, графики которых в координатах «давление-объем» представлены на рисунке. В каком из этих процессов газ совершает бо́льшую работу?

А. В процессе 1. Б. В процессе 2.
В. В процессе 3. Г. Мало информации для ответа.

3. С идеальным газом происходят два процесса 1-2 и 3-4, графики которых в координатах «давление-абсолютная температура» приведены на рисунке. Сравнить количество теплоты , полученное газом в процессе 1-2, и количество теплоты , полученное газом в процессе 3-4.

А. Б. В.
Г. Это зависит от давления и температуры газа в состояниях 1, 2, 3, 4.

4.  Одноатомный идеальный газ в количестве 20 молей получил количество теплоты 2·103 Дж; при этом газ нагрелся на 10 °С. Расширялся или сжимался газ в этом процессе?

А. Расширялся. Б. Сжимался. В. Объем газа не менялся.
Г. Мало информации для ответа.

5. Изменение состояния одного моля идеального одноатомного газа происходит по закону . Найти приращение внутренней энергии газа при увеличении объема в n = 2 раза. Начальная температура газа = 300 К.

6. Одно и то же количество теплоты сообщается двум одноатомным идеальным газам: первому – в изотермическом процессе, второму – в изобарическом. Определить отношение работ, совершенных газами в этих процессах.

309/597

RTF NTK – Часть 4

Первое начало термодинамики (Работа с графиками)

Одноатомный идеальный газ совершает круговой процесс, состоящий из двух изохор и двух изобар (см. рисунок). Отношение работы A23A23, совершенной газом на участке 2−32−3, к количеству теплоты Q12Q12, полученного газом на участке 1−21−2, A23Q12A23Q12 равно
1) 0,50,52) 113) 1,331,334) 2,52,5

Ответ: 3

Диаграмма циклического процесса идеального одноатомного газа представлена на рисунке. Отношение работы при нагревании газа к работе при охлаждении равно
1) 552) 333) 1,51,54) 2,52,5

Ответ: 4.

Двухатомный идеальный газ, взятый в количестве 3,03,0 мольмоль, совершает процесс, изображенный на рисунке. Изменение внутренней энергии ΔU1−4ΔU1−4 в ходе всего процесса, равно … кДжкДж.
1) 7,57,52) 9,09,03) 12,512,54) 14,614,6

Ответ: 3

Термодинамическая система совершила круговой процесс, изображенный на рисунке.

При этом:1) система обменивалась с окружающими телами теплом2) внутренняя энергия системы изменилась по завершении этого кругового процесса3) работа, совершаемая системой в этом круговом процессе равна нулю4) работа, совершаемая системой в этом круговом процессе, отлична от нуля

Ответ: 1, 4

При переходе из состояния 11 в состояние 22 у двухатомного газа внутренняя энергия изменяется на … МДжМДж.
1) 0,700,702) 1,501,503) 2,802,804) 3,403,40

Ответ: 2

Гелий совершает круговой процесс, состоящий из двух изохор и двух изобар (см. рисунок). Изменение внутренней энергии ΔU12ΔU12 газа на участке 1−21−2 равно
1) 0,5P1V10,5P1V12) 1,5P1V11,5P1V13) 2P1V12P1V14) 4P1V14P1V1

Ответ: 2

Азот совершает круговой процесс, состоящий из двух изохор и двух изобар (см. рисунок). Количество теплоты, полученное газом QнQн от нагревателя
1) 4P1V14P1V12) 6,5P1V16,5P1V13) 9,5P1V19,5P1V14) 12P1V112P1V1

Ответ: 3

При переходе из состояния 11 в состояние 44 внутренняя энергия двухатомного идеального газа … ДжДж.
1) увеличилась на 22,522,5 ДжДж.2) уменьшилась на 22,522,5 ДжДж.3) увеличилась на 37,537,5 ДжДж.4) уменьшилась на 37,537,5 ДжДж.

Ответ: 3

При переходе из состояния 11 в состояние 44 отношение количества теплоты Q14Q14, полученного двухатомным газом к работе A14A14, совершенной газом в этом процессе, Q14A14Q14A14 равно
1) 1,51,52) 2,72,73) 4,64,64) 5,25,2

Ответ: 4

Одноатомный идеальный газ, взятый в количестве 2,02,0 мольмоль, совершает процесс 1−2−3−41−2−3−4, изображенный на рисунке. Работа A23A23, совершаемая газом в процессе 2−32−3, равна … кДжкДж.
1) −1,4−1,42) −2,8−2,83) −3,3−3,34) −6,6−6,6

Ответ: 3

Одноатомный идеальный газ, взятый в количестве 2,0 моль, совершает процесс 1−2−3−41−2−3−4, изображенный на рисунке. Количество теплоты, отданное газом Q23Q23 в процессе 2−32−3, равно … кДжкДж.
1) 5,15,12) 4,84,83) 8,38,34) 7,67,6

Ответ: 3

При переходе из состояния 11 в состояние 44 внутренняя энергия двухатомного идеального газа изменилась на … ДжДж
1) 22,522,52) 76,276,23) 58,158,14) 37,537,5

Ответ: 4

Первое начало термодинамики

Верные утверждения:1) работа, совершаемая термодинамической системой, является функцией процесса, т.е. зависит от вида процесса, в ходе которого система переходит из одного состояния в другое2) при равновесном расширении система совершает максимальную работу3) при утечке газа из баллона в вакуум, газ не совершает работу4) на круговом процессе система может совершать работу только в том случае, если она не обменивается теплом с окружающими телами

Ответ: 1,2,3

Некоторое количество идеального газа нагрели изобарически, при этом газ получил тепло QQ и совершил работу A>0A>0. Какая формула выражает отношение теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме Cp/CVCp/CV для этого газа?1) QQ−AQQ−A2) Q−AQQ−AQ3) QAQA4) AQAQ

Ответ: 1

Удельная теплоемкость идеального газа зависит:1) от числа атомов в молекулах газа2) от молярной массы газы3) от массы газа4) от вида процесса, в ходе которого газ получает тепло

Ответ: 1,2,4

Для равновесного изотермического процесса в идеальном газе справедливы утверждения:1) Обмен энергией между газом и внешними телами происходит и в форме работы и в форме теплопередачи. 2) Процесс должен протекать бесконечно медленно.3) Подводимое к газу тепло затрачивается на совершение газом работы.4) Теплоемкость газа равна нулю.

Ответ: 1,2,3

Идеальный газ сначала расширялся адиабатически, затем был сжат изотермически, при этом работы расширения и сжатия газа одинаковы по модулю. В результате этих процессов:1) конечный объем газа меньше начального2) температура газа понизилась3) работа газа при изотермическом сжатии равна изменению его внутренней энергии4) количество тепла, отданное газом, и приращение его внутренней энергии одинаковы

Ответ: 1,2,4

Три моль идеального газа, находящегося при температуре t0=27t0=27 ∘С∘С, охлаждают изохорно так, что давление падает в три раза. Затем газ расширяется при постоянном давлении. В конечном состоянии его температура равна первоначальной. Работа, произведенная газом, будет равна … кДжкДж.1) 4,04,02) 4,54,53) 5,05,04) 5,55,5

Ответ: 3

Один моль идеального одноатомного газа, находящегося при температуре 300300 КК, был нагрет при постоянном объеме. При этом давление газа увеличилось в 3,03,0 раза. К газу было подведено количество, равное … кДжкДж.1) 7,57,52) 6,46,43) 8,38,34) 5,15,1

Ответ: 1

Идеальный газ совершит наибольшую работу, получив одинаковое количество теплоты в … процессе.1) изотермическом2) изохорном3) адиабатном4) изобарном

Ответ: 1

Верные утверждения:1) количество тепла, полученное системой, является функцией процесса, т.е. зависит от вида процесса, в ходе которого система получает тепло2) за счет подведенного тепла система может совершать работу над окружающими телами3) можно говорить о запасе тепла в телах4) работа при расширении системы в конечном счете всегда связана с превращением внутренней энергии системы или окружающих тел в механическую энергию

Ответ: 1,2,4

Формулировками первого начала термодинамики могут служить утверждения:1) Механическая энергия может превращаться во внутреннюю полностью, внутренняя в механическую – лишь частично.2) При любом круговом процессе система не может совершать работу, большую, чем количество тепла, подведенное к ней извне. 3) Предоставленная самой себе неравновесная система всегда самопроизвольно приходит в равновесное состояние.4) Тепло, подведенное к системе, затрачивается на изменение ее внутренней энергии и на совершение ею работы над внешними телами.

Ответ: 2,4

Работа, совершаемая в адиабатическом процессе, определяется формулой1) A=p∗ΔVA=p∗ΔV2) A=−i2νRΔTA=−i2νRΔT3) A=0A=04) A=νRT∗ln(V2V1)A=νRT∗ln(V2V1)

Ответ: 2

Если в некотором процессе подведенная к газу теплота равна работе, совершенной газом, т.е. Q=AQ=A, то такой процесс является1) изотермическим2) круговым3) изобарическим4) изохорическим

Ответ: 1, 2

Три моль двухатомного идеального газа, взятого при температуре T=250T=250 КК, нагревали изобарически. При этом его объем увеличился в 22 раза. Количество теплоты, полученное газом QQ, равно … кДжкДж.1) 21,821,82) 34,134,13) 53,753,74) 84,584,5

Ответ: 1

Два моль многоатомного идеального газа, взятого при температуре T=250T=250 КК, нагревали изобарически. При этом его объем увеличился в 22 раза. Изменение внутренней энергии ΔUΔU газа равно … кДжкДж.1) 4,874,872) 7,157,153) 10,810,84) 12,512,5

Ответ: 4

Для некоторых процессов первое начало термодинамики может быть записано в виде Q=AQ=A, где QQ – количество теплоты полученное системой; АА – работа, совершенная системой над внешними телами. Это соотношение справедливо для:1) адиабатического расширения2) изотермического сжатия3) изобарического нагревания4) изохорического охлаждения5) кругового процесса

Ответ: 2,5

Многоатомному идеальному газу в результате изобарического процесса подведено количество теплоты QQ. На работу газа расходуется часть теплоты AQAQ, равная1) 0,400,402) 0,750,753) 0,600,604) 0,250,25

Ответ: 4

Азот занимает объем 2,52,5 лл при давлении 105105 ПаПа. При его сжатии до объема 0,250,25 лл давление повысилось в 2020 раз. Внутренняя энергия газа изменилась на … ДжДж.1) 3753752) 6256253) 8758754) 10001000

Ответ: 2

Для изохорического процесса в идеальном газе справедливы утверждения:1) В ходе процесса газ не совершает работы, но обменивается с окружающими телами теплом. 2) Подводимое к газу тепло затрачивается на изменение его внутренней энергии.3) Молярная теплоемкость газа отлична от нуля и зависит от температуры.4) Молярная теплоемкость многоатомного газа при этом процессе равна молярной теплоемкости одноатомного газа при изобарическом процессе.

Ответ: 1,2

Первое начало термодинамики (Работа с графиками)

В процессе, изображенном на рисунке, газ…
1) получает количество теплоты2) отдает количество теплоты3) совершает отрицательную работу4) не изменяет внутреннюю энергию

Ответ: 1

Молярные теплоемкости двухатомного идеального газа в процессах 1−21−2 и 1−31−3 равны С1С1 и С2С2 соответственно. Тогда С2/С1С2/С1 составляет
1) 9/79/72) 7/57/53) 5/75/74) 7/97/9

Ответ: 2.

Молярные теплоемкости двухатомного идеального газа в процессах 1−21−2 и 1−31−3 равны С1С1 и С2С2 соответственно. Тогда С2/С1С2/С1 составляет
1) 9/79/72) 7/57/53) 5/75/74) 7/97/9

Ответ: 3.

Диаграмма циклического процесса идеального одноатомного газа представлена на рисунке. Отношение работы при охлаждении газа к работе при нагревании равно
1) 0,40,42) 0,750,753) 1,51,54) 2,52,5

Ответ: 1

На (РР,VV) – диаграмме изображены два циклических процесса. Отношение работ, совершенных газом в каждом цикле АIАIА{II]{II], равно…
1) −2−22) −4−43) −0,5−0,54) −0,25−0,25

Ответ: 3

На (РР,VV) – диаграмме изображены два циклических процесса. Отношение работ, совершенных газом в каждом цикле АII/АIАII/АI, равно
1) −2−22) −4−43) −0,5−0,54) −0,25−0,25

Ответ: 1

Термодинамическая система совершила круговой процесс, изображенный на рисунке.

В результате этого процесса:1) система не обменивалась энергией с окружающими телами2) внутренняя энергия системы оставалась неизменной в ходе процесса3) работа, совершенная системой за этот цикл, положительна по знаку4) в ходе этого цикла система и получала тепло от окружающих тел, и отдавала его, причем полученное тепло по модулю больше отданного

Ответ: 3,4

При переходе из состояния 11 в состояние 22 двухатомный газ получает количество теплоты, равное . .. МДжМДж.
1) 0,930,932) 1,861,863) 2,572,574) 3,163,16

Ответ: 2

Водород совершает круговой процесс, состоящий из двух изохор и двух изобар (см. рисунок). Количество теплоты, отданное газом QхQх в этом круговом процессе –
1) −P1V1−P1V12) −3,5P1V1−3,5P1V13) −8,5P1V1−8,5P1V14) −4P1V1−4P1V1

Ответ: 3

Кислород совершает круговой процесс, состоящий из двух изохор и двух изобар (см. рисунок). Отношение работы A23A23, совершенной газом на участке 2−32−3, к количеству теплоты Q12Q12, полученного газом на участке 1−21−2, A23Q12A23Q12 равно1) 0,50,52) 113) 0,80,84) 2,52,5

Ответ: 3

Аргон совершает круговой процесс, состоящий из двух изохор и двух изобар (см. рисунок). Отношение количества теплоты Q123Q123, полученного газом на участке 1−2−31−2−3 к работе A23A23, совершенной газом на участке 2−32−3, Q123A23Q123A23 равно
1) 0,870,872) 1,51,53) 2,72,74) 3,253,25

Ответ: 4

При переходе из состояния 11 в состояние 44 отношение количества теплоты Q14Q14, полученного одноатомным газом к работе A14A14, совершенной газом в этом процессе, Q14A14Q14A14 равно
1) 1,81,82) 2,72,73) 3,53,54) 5,25,2

Ответ: 3

При переходе из состояния 11 в состояние 44 отношение работы A14A14, совершенной одноатомным газом в этом процессе, к количеству теплоты Q14Q14, полученного газом, A14Q14A14Q14 равно
1) 0,290,292) 0,760,763) 0,580,584) 0,930,93

Ответ: 1

Двухатомный идеальный газ, взятый в количестве 22 моль, совершает процесс 1−2−3−41−2−3−4, изображенный на рисунке. Изменение внутренней энергии ΔU23ΔU23 газа в процессе 2−32−3, равно … кДжкДж.
1) −2,4−2,42) −4,8−4,83) −5,3−5,34) −8,3−8,3

Ответ: 4

Двухатомный идеальный газ, взятый в количестве 22 моль, совершает процесс 1−2−3−41−2−3−4, изображенный на рисунке. Количество теплоты, отданное газом Q23Q23 в процессе 2−32−3, равно … кДж.
1) 7,47,42) 14,814,83) 11,611,64) 8,38,3

Ответ: 3

Молярные теплоемкости гелия в процессах 1−21−2 и 1−31−3 равны С1С1 и С2С2 соответственно. Тогда С2/С1С2/С1 составляет
1) 3/53/52) 7/57/53) 5/75/74) 5/35/3

Ответ: 4

Молярные теплоемкости гелия в процессах 1−21−2 и 1−31−3 равны С1С1 и С2С2 соответственно. Тогда С2/С1С2/С1 составляет
1) 3/53/52) 7/57/53) 5/75/74) 5/35/3

Ответ: 1

Первое начало термодинамики

Внутренняя энергия идеального одноатомного газа выражается формулой1) U=32RTU=32RT2) U=mM32RTU=mM32RT3) U=QU=Q4) U=mυ22U=mυ22

Ответ: 2

Внутренняя энергия идеального газа, изолированного от окружающих тел, зависит от:1) температуры газа2) его объема3) числа степеней свободы молекул газа4) числа молей газа

Ответ: 1,3,4

Для изобарического процесса в идеальном газе справедливы следующие утверждения:1) Внутренняя энергия газа не изменяется. 2) Подводимое к газу тепло затрачивается на изменение внутренней энергии газа и на совершение им работы.3) Если газ расширяется, то его температура повышается.4) При расширении совершенная газом работа меньше подведенного к газу тепла.

Ответ: 2, 3, 4

Изменение внутренней энергии газа произошло только за счет работы газа в … процессе.1) изохорном2) изотермическом3) адиабатическом4) изобарном

Ответ: 3

Если в некотором процессе газу сообщено 700700 ДжДж теплоты, а газ при этом совершил работу 500500 ДжДж, то внутренняя энергия газа … ДжДж.1) увеличилась на 120012002) уменьшилась на 2002003) увеличилась на 2002004) увеличилась на 900900

Ответ: 3

При адиабатическом расширении одноатомного газа совершена работа, равная 24932493 ДжДж. При этом изменение температуры составило 100100 КК. Количество взятого газа составило … мольмоль.1) 3,53,52) 1,71,73) 4,34,34) 22

Ответ: 4

При изотермическом увеличении объема идеального газа справедливы утверждения . ..1) внутренняя энергия системы увеличивается2) давление газа уменьшается3) переданное газу количество теплоты идет на совершение газом работы4) работа, совершаемая внешними телами, положительна

Ответ: 2,3

При изобарическом нагревании внутренняя энергия идеального газа1) не изменится2) увеличится3) уменьшится4) уменьшится до 0

Ответ: 2

Если изотермически увеличить давление одного моля идеального газа, то внутренняя энергия1) уменьшится2) увеличится3) не изменится4) изменится в зависимости от изменения объема

Ответ: 3

Работа газа, совершаемая в изобарическом процессе, определяется формулой1) A=p∗ΔVA=p∗ΔV2) A=−i2νRΔTA=−i2νRΔT3) A=0A=04) A=νRT∗ln(V2V1)A=νRT∗ln(V2V1)

Ответ: 1

Внутренняя энергия идеального газа выражается формулой1) U=i2RTU=i2RT2) U=i∗mυ22U=i∗mυ223) U=A−QU=A−Q4) U=mM∗i2RTU=mM∗i2RT

Ответ: 4

Первое начало термодинамики (Работа с графиками)

Внутренняя энергия газа в процессе, изображенном на рисунке,
1) не изменяется2) увеличивается3) уменьшается4) равна нулю

Ответ: 2

Работа газа в процессе, изображенном на рисунке,
1) положительна2) отрицательна3) не совершается4) однозначного ответа дать нельзя

Ответ: 1

При переходе из состояния 11 в состояние 22 двухатомный газ совершает работу, равную . .. кДжкДж.
1) 60602) 1801803) 2702704) 360360

Ответ: 4

Кислород совершает круговой процесс, состоящий из двух изохор и двух изобар (см. рисунок). Работа AA, совершенная газом на круговом процессе, равна
1) 0,5P1V10,5P1V12) P1V1P1V13) 2P1V12P1V14) 4P1V14P1V1

Ответ: 2

Гелий совершает круговой процесс, состоящий из двух изохор и двух изобар (см. рисунок). Изменение внутренней энергии ΔU23ΔU23 газа на участке 2−32−3 равно
1) P1V1P1V12) 0,5P1V10,5P1V13) 3P1V13P1V14) 4P1V14P1V1

Ответ: 3

Одноатомный идеальный газ, взятый в количестве 2 моль, совершает процесс 1−2−3−41−2−3−4, изображенный на рисунке. Изменение внутренней энергии ΔU23ΔU23 газа в процессе 2−32−3, равно … кДжкДж.
1) −2,1−2,12) −3,8−3,83) −5,0−5,04) −7,6−7,6

Ответ: 3

При переходе из состояния 11 в состояние 44 идеальный газ совершит работу, равную … ДжДж.
1) 662) 443) 994) 33

Ответ: 3

При переходе из состояния 11 в состояние 44 внутренняя энергия одноатомного идеального газа . .. ДжДж.
1) увеличилась на 22,522,52) уменьшилась на 22,522,53) увеличилась на 37,537,54) уменьшилась на 37,537,5

Ответ: 1

Гелий совершает круговой процесс, состоящий из двух изохор и двух изобар (см. рисунок). Работа A23A23, совершенная газом при переходе из состояния 22 в состояние 33, равна
1) 0,5P1V10,5P1V12) P1V1P1V13) 2P1V12P1V14) 4P1V14P1V1

Ответ: 3

Одноатомный идеальный газ совершает круговой процесс, состоящий из двух изохор и двух изобар (см. рисунок). Изменение внутренней энергии ΔU41ΔU41 {возможно опечатка, ΔU23ΔU23} газа на участке 2−32−3 равно
1) P1V1P1V12) 1,5P1V11,5P1V13) −P1V1−P1V14) −1,5P1V1−1,5P1V1

Ответ: 4

Электрическое поле, закон Кулона, напряженность электрического поля

В основании равностороннего треугольника находятся равные по модулю точечные положительные заряды. Сила Кулона, действующая на такой же положительный заряд, помещенный в третью вершину треугольника, направлена
1) вертикально вверх2) вертикально вниз3) горизонтально вправо4) горизонтально влево

Ответ: 1

Два одинаковых проводящих шарика c зарядами q1=9,0q1=9,0 нКлнКл и q2=−3,0q2=−3,0 нКлнКл, приводят в соприкосновение, а затем разводят на прежнее расстояние. Отношение F1/F2F1/F2 модулей сил, действующих между шариками до и после соприкосновения, равно1) 992) 663) 334) 11

Ответ: 3

В вершинах квадрата находятся одноименные заряды, величина которых q=2,0q=2,0 нКлнКл. Сторона квадрата равна d=10d=10 смсм. Сила взаимодействия между зарядами, расположенными в соседних вершинах квадрата, равна … мкНмкН.

Ответ: 3,6

В трех вершинах квадрата находятся равные по модулю точечные заряды (см. рисунок). Сила Кулона, действующая на такой же положительный заряд, помещенный в четвертую вершину квадрата, действует в направлении

Ответ: 2

Точечный заряд +2q+2q помещен в вершину равнобедренного треугольника (см. рисунок). Кулоновская сила, действующая на него со стороны двух других зарядов q+q+ и q−q−, находящихся в основании треугольника, направлена
1) вверх ↑↑2) вниз ↓↓3) влево ←←4) вправо →→

Ответ: 4

3. 1). Что такое энергия

Вот информация, которую нам нужно использовать:

  • {экв}p_b {/eq} — давление газа в точке b (608 кПа).
  • {экв}V_b {/eq} – объем газа в точке b (1,00 × 10⁻³ м³).
  • {экв} V_a {/eq} — объем газа в точке a (1,00 × 10⁻³ м³).
  • {экв}\гамма {/eq} отношение удельных теплоемкостей одноатомного газа (1,6667)

Предположим, что термодинамический цикл начинается в точке а с постоянным объемом нагрева до точки b.3}{1.6667-1} \\ &= \rm -0,1810\,кДж + (-0,2714\,кДж) \\ &= \rm -0,4524\,кДж \\ &\ приблизительно \ в штучной упаковке {\ rm -0,452 \, кДж} \\ \конец{выравнивание*} {/экв}

Часть 3.

Чистая работа W, выполненная за цикл, равна сумме поглощенного тепла и отданного тепла.

{экв}\начало{выравнивание*} W_{NET} &= Q_{ab} + Q_{ca} \\ &= \rm 0,8215\,кДж + (-0,4524\,кДж) \\ &\ приблизительно \ в штучной упаковке {\ rm 0,369 \, кДж} \\ \конец{выравнивание*} {/экв}

Часть 4.

Тепловой КПД ε цикла равен полезной работе, деленной на тепло, поглощенное газом.

{экв}\начало{выравнивание*} \varepsilon &= \frac{W_{NET}}{Q_{ab}} \\ &= \ гидроразрыва {0,369 \, кДж} {0,8215 \, кДж} \\ &\приблизительно 0,449\\ &\ приблизительно \ в штучной упаковке {\ rm 44,9 \%} \\ \конец{выравнивание*} {/экв}

15-3. Работа, совершаемая для сжатия одного моля одноатомного идеального газа, равна 6200 Дж. температура газа изменяется от 350 до 550 К. а) Сколько тепла проходит между газ и его окружение? б) Определить, поступает ли тепло в газ.

(а) Идеальный газ обладает особым свойством, состоящим в том, что его внутренняя энергия зависит только от его температура. Внутренняя энергия одного моля одноатомного идеального газа при температура Т

У = (2/3)РТ

Изменение внутренней энергии газа при изменении его температуры от 350 до 550 К это

ДУ = (3/2)R(550 – 350) = (3/2)(8,314 Дж/моль-К)(200 К) = 2490 Дж

Это связано с теплотой, поглощаемой газом, и работой, совершаемой газом. через первый закон

ДУ = Q – Вт

В этом случае, если 6200 Дж – это работа, совершенная над газом

2490 Дж = Q – (-6200 Дж)

Q = -3700 Дж

(b) Поскольку это значение отрицательное, направление теплового потока не газ.

15-14. Давление и объем газа изменяются на пути АВСА (см. стр. 452 Катнелла и Джонсона). Определить совершенную работу (включая алгебраическую знак) на каждом сегменте пути: (a) от A до B, (b) от B до C и (c) от C до A.

В каждом сегменте проделанная работа равна PD V, равный площади под линией на ФВ график. Работа, совершаемая газом, положительна, если объем газа увеличивается.

(а) Работа, совершаемая газом из А в В, равна (3.010 5 Па)(3,0 10 -3 м 2 ) = 900 Дж

(b) От B до C объем не меняется, поэтому проделанная работа равна нулю.

(c) От С до А работа равна площади трапеции, т.е. ее ширине. умножить на его среднюю высоту (или посчитать квадраты на миллиметровке)

Вт = (1/2)(3,010 5 + 7,010 5 Па)(-3,0 10 -3 м 2 ) = -1500 Дж

15-24.Одноатомный идеальный газ (g = 5/3) адиабатически сжимается, и его объем уменьшается в два раза. Определить коэффициент, с которым его давление увеличивается.

При адиабатическом сжатии идеального газа давление и объем связаны по

P и В и г = P f V f г

или

P f /P i = (V i g )/(V f g ) = (V i /V f )

4 г

Отношение V i /V f равно 2, поэтому

P и /P и = 2 г = 2 5/3 = 3.175.

15-47. Турист массой 58 кг поднимается в гору по вертикали 950 м. Чтобы совершить подъем, ее тело вырабатывает дополнительно 4,5 10 6 Дж энергии. (а) Какую работу она совершает, изменяя свою гравитационную потенциальную энергию? (б) Что ее эффективность (выраженная дробью от 0 до 1) при выполнении работы в часть (а)?

(а) Увеличение ее гравитационного потенциала такое же, как было две недели назад, а именно mgh = (58 кг)(9. 8 м/с 2 )(950 м) = 5,410 5 Дж.

(b) Ее эффективность – это часть общей дополнительной энергии, которую ее тело генерируется, преобразуется в полезную потенциальную энергию. это

(5,410 5 Дж)/(4,5 10 6 Дж) = 0,12

(Остальная энергия рассеивается в виде тепла.)

15-75. Четыре килограмма углекислого газа возгоняются из твердого «сухого льда» в газ при давление в одну атмосферу и температуру 194.7 К. Скрытая теплота сублимация 5,77 10 5 Дж/кг. Найдите изменение энтропии углекислого газа.

Теплота, поглощаемая двуокисью углерода, равна

.

Q = мл = (4 кг)(5,77 10 5 Дж/кг) = 2,31 10 6 Дж

Система поглощает это тепло при температуре 194,7 К, поэтому изменение ее энтропия

ДС = Q/T = (+2,31 10 6 Дж)/(194,7 К) = +1,185 10 4 Дж/К.

адиабатических процессов для идеального газа – University Physics Volume 2

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Дайте определение адиабатическому расширению идеального газа
  • Продемонстрировать качественное различие между адиабатическим и изотермическим расширениями

При адиабатическом сжатии идеального газа над ним совершается работа, и его температура увеличивается; при адиабатическом расширении газ совершает работу и его температура падает. Адиабатические сжатия действительно происходят в цилиндрах автомобиля, где сжатия газовоздушной смеси происходят настолько быстро, что смесь не успевает обмениваться теплом с окружающей средой. Тем не менее, поскольку при сжатии над смесью совершается работа, ее температура значительно повышается. На самом деле повышение температуры может быть настолько большим, что смесь может взорваться без добавления искры. Такие взрывы, поскольку они не рассчитаны по времени, заставляют машину плохо ехать — обычно «стучит».Поскольку температура воспламенения повышается с увеличением октанового числа бензина, одним из способов решения этой проблемы является использование бензина с более высоким октановым числом.

Другим интересным адиабатическим процессом является свободное расширение газа. (Рисунок) показывает газ, ограниченный мембраной с одной стороны двухкамерного теплоизолированного контейнера. При проколе мембраны газ устремляется в пустую сторону емкости, тем самым свободно расширяясь. Поскольку газ расширяется «против вакуума», он не совершает работы, а поскольку сосуд теплоизолирован, расширение происходит адиабатически.С и по первому закону, так по свободному расширению.

Газ из левой камеры свободно выходит в правую камеру при проколе мембраны.

Если газ идеальный, внутренняя энергия зависит только от температуры. Поэтому при свободном расширении идеального газа его температура не меняется.

Квазистатическое адиабатическое расширение идеального газа представлено на (рис.), на котором изображен изолированный цилиндр, содержащий 1 моль идеального газа.Газ расширяется квазистатически, удаляя одну песчинку за раз с верхней части поршня. При расширении газа на дВ изменение его температуры составляет дТл . Работа, совершаемая газом при расширении, связана с тем, что цилиндр изолирован; а изменение внутренней энергии газа равно, из (рис.), Следовательно, из первого закона

так

Когда песок удаляется из поршня по одной крупинке за раз, газ расширяется адиабатически и квазистатически в изолированном сосуде.

Также на 1 моль идеального газа

так

и

Теперь у нас есть два уравнения для dT . Приравняв их, находим, что

Теперь мы разделим это уравнение на pV и используем . У нас тогда осталось

, который становится

где определяем как отношение молярных теплоемкостей:

Таким образом,

и

Наконец, используя , мы можем записать это в виде

Это уравнение является условием, которому должен удовлетворять идеальный газ в квазистатическом адиабатическом процессе.Например, если идеальный газ совершает квазистатический адиабатический переход из состояния с давлением и объемом в состояние с и тогда должно быть верно, что

Адиабатическое условие (рисунок) можно записать в терминах других пар термодинамических переменных, комбинируя его с законом идеального газа. При этом мы находим, что

и

Обратимое адиабатическое расширение идеального газа представлено на диаграмме пВ (рисунок). Наклон кривой в любой точке равен

.

Квазистатические адиабатические и изотермические расширения идеального газа.

Пунктирная кривая, показанная на этой диаграмме пВ , представляет собой изотермическое расширение, где T (и, следовательно, пВ ) является постоянным. Наклон этой кривой полезен, когда мы рассматриваем второй закон термодинамики в следующей главе. Этот уклон равен

Потому что изотермическая кривая не такая крутая, как кривая адиабатического расширения.

Сжатие идеального газа в автомобильном двигателе Пары бензина впрыскиваются в цилиндр автомобильного двигателя, когда поршень находится в расширенном положении.Температура, давление и объем образующейся газовоздушной смеси равны и соответственно. Затем смесь адиабатически сжимают до объема . Обратите внимание, что при реальной работе автомобильного двигателя сжатие не является квазистатическим, хотя здесь мы делаем такое предположение. а) Каковы давление и температура смеси после сжатия? б) Какую работу совершает смесь при сжатии?

Стратегия Поскольку мы моделируем процесс как квазистатическое адиабатическое сжатие идеального газа, мы имеем и .Затем необходимую работу можно оценить с помощью .

Решение

  1. Для адиабатического сжатия имеем


    значит после сжатия давление смеси


    Из закона идеального газа температура смеси после сжатия равна

  2. Работа, совершенная смесью при сжатии, равна
    .


    При адиабатических условиях (рисунок) мы можем написать p как где Следовательно, работа равна

Значение Знак минус при произведенной работе указывает на то, что поршень совершает работу на газовоздушной смеси.Двигатель не работал бы, если бы газовоздушная смесь воздействовала на поршень.

Резюме

  • Квазистатическое адиабатическое расширение идеального газа дает более крутую кривую pV, чем соответствующая изотерма.
  • Реалистичное расширение может быть адиабатическим, но редко квазистатическим.

Концептуальные вопросы

Возможно ли быть меньше единицы?

Нет, всегда больше 1.

Ожидаете ли вы, что он будет больше для газа или твердого тела? Объяснять.

Внутренняя энергия идеального газа при изотермическом процессе не изменяется, так как внутренняя энергия зависит только от температуры. Поэтому правильно ли говорить, что изотермический процесс — это то же самое, что и адиабатический процесс для идеального газа? Поясните свой ответ.

Адиабатический процесс имеет изменение температуры, но не имеет теплового потока. Изотермический процесс не имеет изменения температуры, но имеет тепловой поток.

Совершает ли газ работу при адиабатическом расширении? Если да, то какой источник энергии необходим для выполнения этой работы?

Проблемы

Одноатомный идеальный газ испытывает квазистатическое адиабатическое расширение, при котором его объем удваивается. Как изменилось давление газа?

давление уменьшилось в 0,31 раза по сравнению с исходным давлением

Идеальный газ имеет давление 0,50 атм и объем 10 л. Он сжимается адиабатически и квазистатически до тех пор, пока его давление не станет равным 3,0 атм и объем 2,8 л. Является ли газ одноатомным, двухатомным или многоатомным?

Измерения давления и объема разбавленного газа, подвергающегося квазистатическому адиабатическому расширению, показаны ниже. Постройте ln p в зависимости от V и определите для этого газа по вашему графику.

Р (атм) В (Д)
20,0 1,0
17,0 1,1
14,0 1,3
11,0 1,5
8,0 2,0
5,0 2,6
2,0 5,2
1,0 8,4

;

Идеальный одноатомный газ при температуре 300 К адиабатически и обратимо расширяется до удвоенного объема. Какова его конечная температура?

Идеальный двухатомный газ при температуре 80 К медленно адиабатически и обратимо расширяется до удвоенного объема. Какова его конечная температура?

Идеальный двухатомный газ при температуре 80 К медленно адиабатически сжимается до одной трети своего первоначального объема. Какова его конечная температура?

Сравните запас внутренней энергии идеального газа при квазистатическом адиабатическом расширении и при квазистатическом изотермическом расширении. Что происходит с температурой идеального газа при адиабатическом расширении?

При адиабатическом расширении совершается меньшая работа и отсутствует тепловой поток, поэтому внутренняя энергия ниже по сравнению с изотермическим расширением, при котором совершается как тепловой поток, так и работа.Температура уменьшается при адиабатическом расширении.

Температура n молей идеального газа изменяется от до при квазистатическом адиабатическом переходе. Докажите, что работа, совершаемая газом, равна

.

Разбавленный газ квазистатически расширяется до объема, в три раза превышающего его первоначальный объем. Какое конечное давление газа больше при изотермическом или адиабатическом расширении? Зависит ли ваш ответ от того, является ли газ одноатомным, двухатомным или многоатомным?

Изотермический имеет большее конечное давление и не зависит от типа газа.

Два моля одноатомного идеального газа, например гелия, адиабатически и обратимо сжимаются из состояния (3 атм, 5 л) в состояние с давлением 4 атм. а) Найдите объем и температуру конечного состояния. б) Найдите температуру начального состояния газа. в) Найдите работу, совершенную газом при этом. г) Найдите изменение внутренней энергии газа при этом.

Дополнительные проблемы

Автомобильная шина содержит воздух под давлением (около 32 фунтов на квадратный дюйм).Насколько больше внутренней энергии у этого газа, чем у того же объема при нулевом манометрическом давлении (что эквивалентно нормальному атмосферному давлению)?

Игрушечный воздушный шар, наполненный гелием, имеет манометрическое давление 0,200 атм и объем 10,0 л. Насколько больше внутренняя энергия гелия в воздушном шаре, чем она была бы при нулевом манометрическом давлении?

Пар для привода паровоза старого образца подается при постоянном манометрическом давлении (около 250 фунтов на квадратный дюйм) к поршню с 0.радиус 200 м. а) Рассчитав , найти работу, совершаемую паром при перемещении поршня на 0,800 м. Обратите внимание, что это чистый выход работы, поскольку используется манометрическое давление. (b) Теперь найдите количество работы, вычислив приложенную силу, умноженную на пройденное расстояние. Ответ такой же, как в части (а)?

Ручной насос для шин имеет поршень диаметром 2,50 см и максимальным ходом 30,0 см. а) Какую работу вы совершаете за один ход, если среднее манометрическое давление составляет (около 35 фунтов на квадратный дюйм)? б) Какую среднюю силу вы прикладываете к поршню, пренебрегая силами трения и силы тяжести?

Рассчитайте чистую выходную мощность тепловой машины по пути ABCDA , как показано ниже.

Какова чистая работа тепловой машины, которая движется по пути ABDA в предыдущей задаче с прямой линией от B до D ? Почему выход работы меньше, чем для пути ABCDA ?

Пять молей одноатомного идеального газа в цилиндре при изотермическом расширении из объема 5 л до 10 л. а) Как изменится внутренняя энергия? б) Какую работу совершил газ при этом? в) Какое количество теплоты передано газу?

Четыре моля одноатомного идеального газа в цилиндре при постоянном давлении, равном 1 атм, расширяют до тех пор, пока его объем не удвоится.а) Как изменилась внутренняя энергия? б) Какую работу совершил газ при этом? в) Какое количество теплоты передано газу?

а. 15 000 Дж; б. 10 000 Дж; в. 25 000 Дж

Газообразный гелий охлаждается от до путем расширения с 40 атм до 1 атм. Если имеется 1,4 моль гелия, а) каков конечный объем гелия? б) Как изменилась внутренняя энергия?

В адиабатическом процессе газообразный кислород в контейнере сжимается по пути, который может быть описан следующей зависимостью давления в атм от объема V, где : . Начальный и конечный объемы в ходе процесса составляли 2 л и 1,5 л соответственно. Найдите работу, совершенную газом.

Цилиндр, содержащий три моля одноатомного идеального газа, нагревают при постоянном давлении 2 атм. Температура газа изменяется от 300 К до 350 К в результате расширения. Найдите работу, совершенную а) над газом; и (b) газом.

Баллон, содержащий три моля газообразного азота, нагревают при постоянном давлении 2 атм. Температура газа изменяется от 300 К до 350 К в результате расширения.Найдите работу, совершаемую газом (а) и (б) газом, используя уравнение состояния Ван-дер-Ваальса вместо закона идеального газа.

Баллон, содержащий три моля газообразного азота, нагревают при постоянном давлении 2 атм. а. 1220 Дж; б. +1220 Дж

Два моля одноатомного идеального газа, например кислорода, адиабатически и обратимо сжимаются из состояния (3 атм, 5 л) в состояние с давлением 4 атм. а) Найдите объем и температуру конечного состояния. б) Найдите температуру начального состояния.в) Найдите работу, совершаемую газом при этом. г) Найдите изменение внутренней энергии при этом. Примем и для двухатомного идеального газа в данных условиях.

В изолированном сосуде содержится 1,5 моля аргона при 2 атм. Первоначально газ занимает объем 5 л. В результате адиабатического расширения давление газа снижается до 1 атм. а) Найдите объем и температуру конечного состояния. б) Найдите температуру газа в начальном состоянии. в) Найдите работу, совершенную газом при этом.г) Найдите изменение внутренней энергии газа при этом.

а. 7,6 л, 61,6 К; б. 81,3 К; в. ; д. −367 Дж

Точный наиболее вероятный одноатомный идеальный газ Больцмана

Аннотация

Представлены новые результаты для больцмановской наиболее вероятной динамики идеального одноатомного газа. Его работа играет ключевую роль в динамических основах звездных систем, планетарных и спутниковых атмосфер. Пространство скоростей разбито на Nc ячеек равного объема, в ячейке j частицы имеют население n j и кинетическую энергию ε j каждая.Частицы массы m остаются неповрежденными при столкновениях, поэтому общая заселенность N постоянна. Столкновение может изменить энергию частицы, но полная кинетическая энергия системы К остается постоянной. m, N и К — определяющие константы газа. Макроскопические свойства газа обусловлены его макросостоянием, т.е. популяциями клеточных частиц n j . Микросостояние задается расположением каждой частицы в ячейке. Случайные столкновения частиц вызывают равновесное макросостояние, которое возникает из-за наибольшего числа микросостояний, подчиняющихся ограничениям N и Ê.Затем энтропия Больцмана S должна быть максимизирована, поскольку она является логарифмом микросостояний в макросостоянии, где S = ∑ Nc j=1 ln(n j !) (1). n j , удовлетворяющие этим условиям, находятся методом множителей Лагранжа, уравнения которого имеют безразмерный вид, если множитель энергии B определяет безразмерные энергии как e j = B ɛ j , E = B Ê (2). Уравнения Nc + 2 Лагранжа для безразмерной ограниченной экстремальной энтропии с ограничениями: j=1 e j n j } (3) где A — множитель населения, а Ψ(n) — дигамма-функция, определяемая формулой Ψ(n) := d(ln((n-1)! )/дн.Рассматриваются 2 приближения для описанной выше ситуации, что дает Случай 1: приведенный выше точный случай с использованием формулы энтропии Больцмана. Случай 2: использование Больцманом приближения Стирлинга в (1), что дает A = e j + ln(n j ) Случай 3: непосредственно аппроксимирует Ψ(n j + 1), что дает A = e j + ln(exp(-γ) + n j ). Для больших n j все случаи подчиняются A = e j + ln(n j ) При n j = 0 случаи 1 и 3 допускают любое A > 0, но случай 2 имеет A = ∞ (3) дает {E, Nc, n j } из {A, N , e j }: A, nH (наивысшее n j ) или eH (наивысшее e j ) определяют макросостояние eH = A + γ, eH = γ + Ψ(nH + 1), γ — постоянная Эйлера eH — естественный параметр для распределения j (e). Газ заканчивается в точке {n j = 0, e j = eH} при любом eH > 0. Определяются следующие величины: VH(m, eH) дает безразмерный объем фазового пространства точек газовой фазы Nc(eH, N) дает количество ячеек Vc(eH, m, N) = VH/Nc дает размер ячейки C(eH) = E/Nc дает коэффициент удельной теплоемкости 3/2 для достаточно большого eH

Что такое внутренняя энергия идеального газа – одноатомный газ, двухатомная молекула

Внутренняя энергия представляет собой сумму всей энергии, связанной с движением атомов или молекул в системе, и различна для одноатомного газа и двухатомных молекул.Теплотехника

Внутренняя энергия идеального газа

Внутренняя энергия представляет собой сумму всей энергии, связанной с движением атомов или молекул в системе. Микроскопические формы энергии включают в себя формы вращения , вибрации , перемещения и взаимодействия между молекулами вещества.

Одноатомный газ – внутренняя энергия

Для одноатомного идеального газа (такого как гелий, неон или аргон) единственный вклад в энергию вносит поступательная кинетическая энергия .Средняя поступательная кинетическая энергия отдельного атома зависит только от температуры газа и определяется уравнением:

К ср = 3/2 кТл.

Внутренняя энергия n молей идеального одноатомного (один атом на молекулу) газа равна средней кинетической энергии на молекулу, умноженной на общее число молекул, N:

E int = 3/2 NkT = 3/2 nRT

, где n — число молей. Каждое направление (x, y и z) вносит (1/2)nRT во внутреннюю энергию . Вот тут-то и появляется идея о равнораспределении энергии — любой другой вклад в энергию также должен вносить вклад (1/2)nRT . Как видно, внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры и количества молей газа.

Двухатомная молекула – внутренняя энергия

Если молекулы газа содержат более одного атома, существует три направления поступательного движения , и вращательная кинетическая энергия также вносит свой вклад, но только для вращения вокруг двух из трех перпендикулярных осей.Пять вкладов в энергию (пять степеней свободы) дают:

Двухатомный идеальный газ:

E int = 5/2 NkT = 5/2 nRT

промежуточные температуры. При низких температурах только поступательная кинетическая энергия вносит , а при более высоких температурах два дополнительных вклада (кинетическую и потенциальную энергию) дают вибрации. Внутренняя энергия будет больше при данной температуре, чем для одноатомного газа, но для идеального газа она все же будет функцией только температуры.

Внутренняя энергия реальных газов также в основном зависит от температуры, но так же, как Закон идеального газа , внутренняя энергия реальных газов также несколько зависит от давления и объема . Все реальные газы приближаются к идеальному состоянию при низких давлениях (плотностях). При низком давлении молекулы находятся достаточно далеко друг от друга, чтобы не взаимодействовать друг с другом. Внутренняя энергия жидкостей и твердых тел довольно сложна, ибо включает в себя электрическую потенциальную энергию, связанную с силами (или химическими связями ) между атомами и молекулами.

Удельная теплоемкость при постоянном объеме и постоянном давлении

Удельная теплоемкость — это свойство, связанное с внутренней энергией , которое очень важно в термодинамике. Интенсивные свойства c v и c p определены для чистых простых сжимаемых веществ как частные производные внутренней энергии u(T, v) 6 hpy и 9056 9056 (T, p) соответственно:

, где индексы v и p обозначают переменные, удерживаемые фиксированными при дифференцировании. Свойства c v и c p называются удельной теплоемкостью (или теплоемкостью ), поскольку при определенных особых условиях они связывают изменение температуры системы с количеством энергии, добавленной теплопередача. Их единицы СИ составляют Дж/кг K или Дж/моль K . Для газов определены две удельные теплоемкости: одна для постоянного объема (c v ) и одна для постоянного давления (c p ) .

Согласно первому закону термодинамики , для процесса постоянного объема с одноатомным идеальным газом молярная удельная теплоемкость будет: так как

U = 3/2nRT

Можно вывести, что молярная теплоемкость при постоянном давлении равна: 20,8 J / Mol K

Это C C P больше, чем молярное удельное тепло на постоянном объеме C V , потому что энергия теперь должна быть снабжена не только до температура 90 567 газа, но и газ 90 566 совершает работу 90 567, потому что в этом случае изменяется объем.

 

Ссылки:

Физика реакторов и теплогидравлика:
  1. Дж. Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд., Addison-Wesley, Reading, MA (1983).
  2. Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную технику, 3-е изд., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
  3. WM Стейси, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
  4. Гласстоун, Сезонске. Разработка ядерных реакторов: разработка реакторных систем, Springer; 4-е издание, 1994 г., ISBN: 978-0412985317
  5. Тодреас Нил Э., Казими Муджид С. Ядерные системы, том I: основы термогидравлики, второе издание. CRC-пресс; 2 выпуск, 2012 г., ISBN: 978-0415802871
  6. Зохури Б., Макдэниел П. Термодинамика в системах атомных электростанций. Спрингер; 2015 г., ISBN: 978-3-319-13419-2
  7. Моран Михал Дж., Шапиро Ховард Н. Основы инженерной термодинамики, пятое издание, John Wiley & Sons, 2006 г., ISBN: 978-0-470-03037-0
  8. Кляйнштройер К. Современная гидродинамика. Спрингер, 2010 г., ISBN 978-1-4020-8670-0.
  9. Министерство энергетики США, ТЕРМОДИНАМИКА, ТЕПЛОПЕРЕДАЧА И ПОТОК ЖИДКОСТИ. Справочник по основам Министерства энергетики США, тома 1, 2 и 3. Июнь 1992 г.

Мы надеемся, что эта статья Внутренняя энергия идеального газа — одноатомный газ, двухатомная молекула поможет вам. Если это так, дайте нам лайк на боковой панели. Основная цель этого веб-сайта – помочь общественности узнать интересную и важную информацию о теплотехнике.

Благородные газы, идеальный газ, общий закон о газах

Что такое одноатомные газы?

Одноатомные газы – это газы с одним атомом.Они не состоят из вращательной и энергетической колебательной составляющих, что делает их термодинамическое поведение в нормальном диапазоне температур чрезвычайно простым. В одноатомных газах всего три поступательные степени свободы. (\(\frac{3}{2}\))K B T – средняя энергия одноатомного газа при температуре T. Все химические элементы при высокой температуре и в газовой фазе действуют как одноатомные газы.

Общий газовый закон

Газ, который следует физическому поведению, поддерживая конкретное идеализированное соотношение между температурой, давлением и объемом, известен как совершенный или идеальный газ. Этот закон, которому они следуют, известен как общий газовый закон. Закон состоит из закона Бойля и закона Шарля». Закон Бойля утверждает, что объем газа косвенно пропорционален давлению, а Закон Шарля утверждает, что объем газа прямо пропорционален давлению. Закон описывает поведение идеального газа так же, как и реального газа.

Идеальный газ — это газ, молекулы которого не взаимодействуют, а испытывают упругое столкновение со стенкой сосуда или друг с другом.Любой газ по закону Авогадро подчиняется общему закону, если постоянное заданное количество газа выражается через молекулы газов. Грамм-моль и масса единицы используются там, где молекулярная масса выражается в граммах.

Уравнение состояния

Уравнение состояния описывает состояния вещества при температуре, объеме или давлении.

Допущения общего газового закона

Кинетическая теория газов полезна при выводе общего газового закона.Вот некоторые из допущений общего газового закона:

  • Газ следует закону движения Ньютона и содержит большое количество молекул, находящихся в хаотичном движении.
  • Объем, занимаемый газом, значительно превышает объем молекул.

Несмотря на то, что газов, обладающих такими свойствами, не существует, общий газовый закон объясняет поведение реальных газов при высокой температуре. Газ не подчиняется уравнению, когда условия таковы, что газ в смеси сжижается при температуре.

Благородные газы

Одним из свойств одноатомных газов является то, что они не вступают в реакцию; благородные газы также проявляют аналогичные свойства. В одноатомных газах атомы не сталкиваются друг с другом. Аргон, криптон и ксенон — это благородные газы, которые относятся к одноатомным газам. Следует отметить, что все химические элементы считаются одноатомными газами при значительно высокой температуре. Поскольку нет вращательной и колебательной энергии, одноатомные газы демонстрируют чрезвычайно простое термодинамическое поведение по сравнению с многоатомными газами.

Благородные газы — это единственные газы, которые могут оставаться стабильными для атомной молекулы при определенных стандартных температуре и давлении. Благородные газы, такие как аргон, неон, гелий, ксенон, криптон и радон, имеют мощную внешнюю оболочку, которая делает их нереакционноспособными элементами. Все эти элементы были признаны полностью инертными, кроме гелия и неона.

Элементарные или молекулярные газы — это благородные газы, которые покупаются вместе с гомоядерными двухатомными газами, чтобы отличить их от молекул, которые также считаются химическими соединениями. Например, азот (N 2 ).

Использование инертных газов в повседневной жизни

  • Из-за нереакционноспособной природы инертных газов аргон используется в лампочках, чтобы избежать возгорания нити накала.
  • Газообразный неон светится, когда через него проходит электричество, поэтому его используют для изготовления рекламных вывесок.
  • Газообразный гелий имеет меньшую плотность, чем воздух, из-за чего его используют для наполнения воздушных шаров.

Двухатомные молекулы

Молекулы состоят только из двух атомов, известных как двухатомные.Азот (78%) и кислород (21%) — это два элемента на Земле, молекулы которых состоят из двух атомов.

Диаграмма

Важные формулы

где, p = давление

v = объем

n = количество вещества

r = Идеальная газовая постоянная

T = температура

  • PV = \(\frac{1}{3}\) Nmv 2 (где v 2 – константа)
  • \(\frac{P_v}{t}\) = Nr

    7

Где, n = грамм-моль идеального газа

R = универсальная газовая постоянная

  • C p = (\(\frac{5}{2}\)) R  
,

Где Cp = Молярная удельная теплоемкость при постоянном давлении

  • Отношение удельной теплоемкости = \(\frac{C_p}{C_v}\) = \(\frac{5}{3}\)

Что следует помнить

  • Газы, состоящие из молекул, состоящих из одного атома, известны как одноатомные газы.
  • Пример: пары гелия или натрия
  • Газ, который следует физическому поведению, поддерживая определенное идеализированное соотношение между температурой, давлением и объемом, известен как совершенный или идеальный газ.
  • PV = n R T
  • Одноатомные газы не вступают в реакцию, как инертные газы.
  • Молекулы состоят только из двух атомов, известных как двухатомные.

Примеры вопросов

Вопросы. Что такое одноатомные газы? Чем они отличаются от двухатомных? 2 балла

Отв. Одноатомные газы — это газы с одним атомом. Они не состоят из вращательной и энергетической колебательной составляющих, как двухатомные, что делает их термодинамическое поведение в нормальном диапазоне температур чрезвычайно простым.

Вопросы. Рассчитайте числовую плотность молекулы воды в водяном паре при температуре 373К. 2 балла

Отв. Плотность воздуха и водяного пара одинакова. Численная плотность косвенно пропорциональна абсолютной температуре.Итак,

 n = 2,7 x 10 25 x \(\frac{273}{373}\)

= 2 x 10 25 м -3

Вопросы. Сформулируйте положения общего закона о газах. 3 балла

Отв. Вот некоторые из допущений общего газового закона:

  • Газ следует закону движения Ньютона и содержит большое количество молекул, находящихся в хаотичном движении.
  • Объем, занимаемый газом, значительно превышает объем молекул.

Несмотря на то, что газов, обладающих такими свойствами, не существует, общий газовый закон объясняет поведение реальных газов при высокой температуре

Ques. Выведите уравнение Cp = (5/2) R 3 балла

Анс. Мы знаем CV = постоянный объем

Используя первый закон термодинамики, V = F 2 R

Использование мэра,

С P – C V = R

= C P = F 2 R + R

для монатомного газа F = 3

=> C p = 52 R

Вопрос. Баллон объемом 44,8 литра содержит газообразный гелий при определенной температуре и давлении. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для повышения температуры газа в цилиндре на 15,0 o °С. (R = 8,31 Дж моль -1 К -1 ) 3 балла

Ответ. Согласно газовому закону PV = µRT объем 22,4 литра занимает 1 моль идеального газа при стандартной температуре 273К и давлении. Этот универсальный объем также известен как молярный объем.

Таким образом, в цилиндре 2 моля гелия. Поскольку гелий одноатомный, его наблюдаемая молярная теплоемкость при постоянном объеме (C v ) = (3/2)R и молярная теплоемкость при постоянном давлении (C p ) = (3/2)R + R = (5/2) Р .

Требуемое тепло выражается Cv, поскольку объем цилиндра остается неизменным. Таким образом,

необходимое тепло = количество молей молярная удельная теплоемкость прироста температуры

=> 2 . 1,5р. 15,0 = 45р

=> 45.8.31 = 374J

509 Превышен предел пропускной способности

509 Превышен предел пропускной способности Сервер временно не может обслуживать ваши запрос из-за того, что владелец сайта достиг своего ограничение пропускной способности.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.