Контрольные вопросы.

1. Что называют изобарическим процессом?

2. Сформулируйте закон Гей-Люссака.

3. Что называют изобарой? Изобразите изобару в координатах V, T.

4. Как определяется работа газа при изобарическом расширении или сжа­тии?

5. Как записывается первый закон термодинамики для изобарического процесса?

Теперь можно перейти ко второй части лабораторной работы.

3. Изохорический процесс.

И зохорический процесс - это процесс квазистатического нагревания или охлаждения вещества (в данном случае идеального газа ) при постоян­ном объеме V. На плоскости (P,T) изохорические процессы при разных значениях объема V изображаются семейством прямых линий P ~ T(закон Шарля). Для одного моля идеального газа

,

где R=8.31 Дж/(моль*К) - универсальная газовая постоянная. В изохориче­ском процессе газ не совершает работы

A = 0.

Первый закон термодинамики для изохорического процесса запи­сывается в виде

Q = U(T₂) – U(T₁) = U.

Здесь U(T₁) и U(T₂) - внутренняя энергия газа в начальном и конечном состояниях.

При изохорическом нагревании тепло поглощается газом (Q > 0), и его внутренняя энергия увеличивается. При охлаждении тепло отдается внешним телам (Q < 0); внутренняя энергия газа уменьшается.

Следует помнить о том, что компьютерная модель соответствует од­ному молю идеального газа.

4. Изучение изохорического процесса.

Прежде чем приступить к выполнению конкретных заданий, повторим основные правила работы с данной компьютерной моделью. После запуска второй части лабораторной работы в левой части экрана монитора должно п оявиться следующее окно

Нажмите на кнопку "Описание лабораторной работы" и дополнительно в правой половине экрана появится настоящее описание. В этом состоянии экрана вы будете выполнять работу.

Для установки начальных параметров заданий используйте линейки выбора. Для детального анализа нагревания и охлаждения газа при изохо­рическом процессе применяйте пошаговое выполнение модели (см. "Ра­бота с моделями").

Контрольное задание.

Теперь вам необходимо выполнить указанный преподавателем вариант задания из следующего списка. Измерения нужно проводить в пошаговом режиме работы модели. Если, согласно заданию, вы исследуете процесс охлаждения газа, то следует сначала нагреть газ и только после этого в пошаговом режиме проводить измерения. Полученные результаты необхо­димо занести в лабораторную тетрадь.

Вариант 1. В баллоне содержится газ при температуре T₁ = 200 K. До какой температуры T₂ нужно нагреть газ, чтобы давление увеличилось в два раза?

Вариант 2. Манометр на баллоне с молем сжатого газа при температуре t₁ = 27 ^oC показывает давление P₁ = 249 кПа. Какое давление P₂ он бу­дет показывать, если температура понизится до t₂ = - 23 ^oC ? Изменением емкости баллона вследствие охлаждения пренебречь.

Вариант 3. В автомобильной шине находится моль воздуха под давле­нием P₁ = 241 кПа при температуре t₁ = 17 ^oC. Во время движения авто­мобиля температура воздуха повышается до t₂ = 37 ^oC. На сколько увели­чится давление воздуха внутри шины? Объем считать постоянным.

Вариант 4. Металлический баллон с молем азота находится под давле­нием P₁ = 60 кПа при температуре t₁ = 17 ^oC. Давление в баллоне необ­ходимо довести до P₂ = 100 кПа. При какой температуре t₂ давление азота достигнет этой величины?

Вариант 5. В баллоне емкостью V = 10 л содержится моль кислорода при температуре t₁ = 27 ^oC и под давлением P₁ = 249 кПа. Нагреваясь солнеч­ными лучами, кислород увеличил свою температуру на 20 ^oC. Определить давление кислорода P₂ после нагревания.

Вариант 6. Баллон с молем газа находится под давлением P₁ = 60 кПа при температуре t₁ = 17 ^oC. Давление в баллоне необходимо довести до P₂= 102 кПа. При какой температуре t₂ давление газа достигнет этой вели­чины?

Вариант 7. В закрытом сосуде объемом V = 10 л находится моль воздуха при давлении P₁ = 199 кПа. Какое количество тепла Q надо сообщить воздуху, чтобы повысить давление в сосуде в 2 раза?

Вариант 8. В закрытом сосуде объемом V = 12 л находится моль азота при давлении P₁ = 201 кПа . Какова температура t₁ азота и какое количество тепла Q надо сообщить азоту, чтобы нагреть его в этих условиях на t = 100 ^oC?

Вариант 9. Моль азота находится в закрытом сосуде объемом V= 13 л при температуре t₁ = 27 ^oC. После нагревания давление в сосуде повыси­лось на 92 кПа. Определить: 1) температуру азота t₂ после нагревания, 2) количество сообщенного азоту тепла Q.

Вариант 10. В цилиндре под поршнем находится моль воздуха при давле­нии P₁ = 201 кПа и температуре t₁ = 27 ^oC. Какой груз P нужно положить на поршень после нагревания воздуха до температуры t₂ = 52 ^oC, чтобы объем воздуха в цилиндре был равен первоначальному? Площадь поршня S = 30 см².