Оформлення результатів роботи

Оформити практичну роботу в робочому зошиті. При його відсутності робота оформлюється в наступному порядку:

1. У титульний лист (див. додаток) роботи записати номер заняття та його його тему.

2. На наступній сторінці записати мету заняття та варіант.

3. Записати умову та розв’язок задач.

4. Письмово дати відповіді на запитання.

5. Висновки

Приклади розв’язування задач:

Приклад №1.

В балоні об’ємом V = 200 л при температурі t = 20⁰C і тиску р = 10⁷ Па знаходиться кисень. Знайти об’єм, який газ займав би в нормальних умовах.

Дано:

Розв’язання:

Нормальними умовами прийнято рахувати температуру t₀ = 0 ⁰C (T₀ = 273,15 K) і тиск р₀ = 1,013∙10⁵ Па.

Приймемо рівняння газового стану у вигляді pV/T = p₀V₀ /T₀; звідси

V₀ = pVT₀ / p₀T.

Так як Т(К) = t ⁰C + 273,15 = 293,15, то V₀ = 18,6 м³.

Приклад №2.

Газ, який займав об’єм 20 л(20∙10^-3 м³) при нормальних умовах(Т₁ = 273 К; р₁ = 1,01∙10⁵ Па), був ізобарно нагрітий до 80⁰С. Визначити роботу розширення газу.

Дано:

Розв’язання:

Робота розширення газу при ізобарному процесі визначається за формулою А = р∙V. Із рівняння стану газу слідує

А = (m/M)RΔT.

Із рівняння Клапейрона-Мендєлєєва р₁V₁ = (m/M)RT₁ знаходимо число молей газу:

m/М = р₁V₁/RT₁.

Звідки А = р₁V₁ΔT/ T₁.

Виконаємо обчислення:

Приклад №3.

При температурі t₁ = 20⁰С тиск повітря в автомобільній шині р₁ = 6∙10⁵ Па. Знайти тиск в шині під час руху автомобіля, якщо температура повітря в ній підвищиться до t₂ = 40⁰С. Зміною об’єму шини знехтувати.

Дано:

Розв’язання:

Так як V=const, то процес підпорядковується закону Шарля:

р₁/Т₁ = р₂/Т₂, де Т₁ = 293 К, Т₂ = 313 К; звідси

р₂ = р₁∙Т₂ /Т₁= 6,41∙10⁵ Па.

Приклад №4.

У балоні об'ємом 10 л знаходиться гелій під тиском р₁ = 1 МПа і при температурі Т₁ = 300 К. Після того, як з балона було взято m = 10 г гелію, температура у балоні зменшилася до Т₂ = 290 К. Визначити тиск р₂ гелію, який залишився у балоні.

Дано:

Розв'язання:

Використаємо рівняння Менделєєва-Кляпейрона для кінцевого стану газу:

p₂V = , (1)

де: m - маса гелію у балоні у кінцевому стані; М — молярна маса гелія; R - молярна газова стала.

З рівняння (1) виразимо тиск, який потрібен: p₂ = . (2)

Масу m₂ гелію виразимо через масу m₁, яка відповідає початковому стану, і масу m гелію, який взято з балона: m₂ = m₁ – m. (3)

Масу m₂ гелію знайдемо із рівняння Мендєлєєва-Клапейрона, застосувавши його до початкового стану . (4)

Підставляючи вираз маси m₁ у (3), а потім вираз m₂ у (2), знайдемо

p₂ = або р₂ =. (5)

Враховуючи, що М = 4∙10^-3 кг/моль, виконаємо обчислення:

р₂ =

Приклад №5.

Кисень масою m = 2 кг займає об'єм V=1м³ і знаходиться під тиском P₁ = 0,2 МПа. Газ було нагріто спочатку при постійному тиску до об'єму V₂=3 м³, а потім при постійному об’ємі до тиску P₃ = 0,5 МПа. Знайти зміну внутрішньої енергії газу ΔU, виконану ним роботу A і теплоту Q, яку передано газу.

Дано:

Розв’язання:

Зміна внутрішньої енергії газу

,

де : і - число ступенів свободи молекул газу (для двоатомного газу О₂ і=5);

ΔТ = Т₃ – Т₁ - різниця температур газу у кінцевому (третьому) та початковому станах.

Початкову та кінцеву температуру газу знайдемо з рівняння Менделєсва-

Клапейрона рV = , звідки

T =.

Робота розширення газу при постійному тиску виражається формулою

А₁ = .

Роботу газу, який нагрівають при постійному об'ємі, дорівнює нулю :

А₂ = 0.

Отже, повна робота, яку здійснює газ А = А₁ – А₂ = А₁.

Згідно першого початку термодинаміки, теплота Q, яку передано газу, дорівнює сумі зміни внутрішньої енергії ΔU та роботи А :

Q = ΔU+A.

Виконаємо розрахунки, якщо для кисню М=32∙10^-3 кг/моль.

Тоді

Q =(3,24+0,4)∙10⁶ Дж = 3,64∙10⁶ Дж.

Приклад №6

Ідеальна теплова машина, для якої навколишнє повітря за нормальних умов є холодильником, піднімає вантаж масою 400 кг. Робоче тіло машини одержує від нагрівача з температурою 200 ⁰ С кількість теплоти 8*10⁴ Дж. На яку максимальну висоту піднімає вантаж теплова машина? Тертям знехтувати.

Дано:

Розв’язання

Приклад №7

Двигун моторолера розвиває потужність 3,31 кВт при швидкості 58 км\год. Скільки кілометрів подолає моторолер, витрачаючи 3,2 л бензину, якщо ККД двигуна 20%.

Дано:

Розв’язання