Розв’язування задач.

• 1. У посудині об’ємом 100 см³ міститься газ при температурі 27°С. На скільки знизиться тиск газу вийде 10²º молекул? а) 4,14 кПа; б) 4,5 кПа; в) 4,25 кПа; г) 5,18 кПа.

• 2. У балоні, місткість якого 10 л, міститься газ при температурі 27°С. Внаслідок витікання газу тиск знизився на 4,2 кПа. Яка кількість молекул вийшла з балона, якщо температура лишилася незмінною? а) 1,5*10²²; б) 1,01*10²²; в) 2*10²²; г) 2,5*10².

• 3. Об’єм бульбашки газу, яка випливала на поверхню з дна озера, збільшився в 2 рази. Яка глибина озера? Густина води 1000 кг/м³. Атмосферний тиск 10Па, ġ=10 м/с².

а) 5 м; б) 7,5 м; в) 10 м; г) 12 м.

• 4. Якими є початкова і кінцева температури ідеального газу, якщо при ізобарному охолодженні на 290 К його об’єм зменшився в двічі.

а) 500 К; 200 К; б) 580 К; 300 К; в) 580 К; 290 К; г) 550 К; 250 К.

• 5. При ізохорному нагріванні на 6 К тиск газу зріс на 2% від початкового. Якою була початкова температура газу а) 500 К; б) 250 К; в) 400 К; г) 300 К.

• 6. Задано замкнений процес в координатах V(Т). Зобразити даний процес в координатах P(V) та P(T).

V P P

1 2

3

T V T

Домашнє завдання.

1.Опрацювати по підручнику «Фізика» тему : Термодинамічні параметри газу Рівняння стану газу

2.Вивчити основні означення даної теми.

3.Розв’язати задачі:

• 1. У балоні міститься газ при температурі 15°С. У скільки разів зменшиться тиск газу, якщо 40% його вийде з балона, а температура при цьому знизиться на 8°С?

а) у 1.5 рази; б) у 2 рази; в) у 2,5 рази; г) у 1,7 рази.

• 2. Яку початкову температуру мало повітря, якщо в результаті нагрівання на 3 К його об’єм збільшився на 1% від початкового? а) 250 К; б) 200 К; в) 300 К; г) 150 К.

• 3. Задано замкнений процес в координатах V(Т). Зобразити даний процес в координатах P(V) та P(T)

V P P

1. 2

4 3

T V T

Задачі на самостійну роботу.

1. При якій температурі знаходився газ, якщо в результаті ізобарного нагрівання на 1 К його об’єм збільшився на 0,0035 від початкового?

2. При якій температурі перебував газ у закритій посудині, якщо в результаті нагрівання його на 140 К тиск збільшився в 1,5 рази?

3. Повітря в пружній оболонці при температурі 20°С і під тиском 10Па займає об’єм 2 л. Який об’єм воно займає під водою на глибині 136 м, де температура води становить 4°С? Густина води 1000 кг/м³, ġ = 10 м/с²,

4. При зменшенні об’єму газу в 2 рази його тиск збільшився на 120 кПа, а абсолютна температура підвищилася на 10%. Чому дорівнює початковий тиск газу?

5. У закритій посудині міститься газ під тиском 500 кПа. Який тиск установиться у цій посудині, якщо з неї, коли відкрити кран, вийде назовні 4/5 маси газу? Температура стала.

6. Балон містить стиснутий газ при температурі 27°С і тиску 4*10⁶ Па. Яким стане тиск, якщо з балона випустити по­ловину газу, а температуру зменшити до 12°С?

ОБЛАДНАННЯ: 1. Прилад для вивчення газових законів. 2.Барометр (загальний для всіх) 3. Термометр. 4. Посудини з гарячою і холодною водою.

5. Досліджуваний газ – повітря.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ.

Стан даної маси газу характеризується трьома величинами

( параметрами ) :об’ємом V, тиском р і термодинамічною температурою Т.

В природі і техніці , як правило , проходять зміни всіх трьох величин

одночасно, але при цьому виконується закономірність

при

Прикріплена до сильфону демонстраційна шкала дозволить виміряти об’єм повітря в циліндрі в умовних одиницях.

Виконання роботи.

1.Визначаю ціну поділки манометра.

Вибираю два довільних значення тиску на шкалі манометра

P₁=________ Па , P₂= ____________ Па

Кількість поділок між значеннями тиску Р₁ і Р₂ рівна N= __________

Ціну поділки визначаю за формулою:

__________ Па/под

(- різниця двох значень тиску на манометрі, N- кількість поділок між цими значеннями)

2.Визначаю початкові параметри досліджуваного газу та значення константи.

Початковий тиск Р₁= Па

Початковий об’єм V₁= у.о. (умовних одиниць)

Початкова температура Т₁= 273+_________ = __________ К

Значення сталої величини визначаю за формулою:

___________

3.Провожу дослід з використанням холодної води і визначаю параметри та значення константи.

тиск Р₂= ____________ Па

об’єм V₂= _____________ у.о. (умовних одиниць)

температура Т₂= 273+ __________ = _____________ К

Значення сталої величини визначаю за формулою:

___________

4.Провожу дослід з використанням гарячої води і визначаю параметри та значення константи.

тиск Р₃= ____________ Па

об’єм V₃= ___________ у.о. (умовних одиниць)

температура Т₃= 273+__________ = __________ К

Значення сталої величини визначаю за формулою:

____________

5. Визначаю середнє значення константи

____________

6. Визначаю відносну похибку

_______________%

_______________%

. _________________%

7. Визначаю середнє значення відносної похибки

_____________%

8. Систематизую результати експерименту

№ досліду	Тиск повітря в сильфоні Р, Па	Об’єм повітря V, (у.о)	Покази термометра Т, К	Стала C	Середнє значення сталої Сср	Відносна похибка	Середнє значення відносної похибки
1
2
3

9. Висновок :

В процесі проведених експериментів було встановлено справедливість співвідношення для визначеної маси газу . Середнє значення константи складає ______ . Відносна похибка експерименту рівна %.

Отримані похибки пояснюю так:

а) з’єднання у досліджуваній системі відносно герметичні

б) покази об’єму сильфона відносно точні

г) ______________________________________________________________

д) ______________________________________________________________

Даний метод дослідження на мою думку є простим і експеримент підтверджує теоретичні висновки.

Контрольні запитання.

1.Сформулюйте рівняння стану.

2. Сформулюйте рівняння Мендєлєєва – Клапейрона.

3. Сформулюйте три ізопроцеси.

4. Накресліть графіки ізопроцесів.

5.Зобразіть заданий процес в координатах pV I pT.

V

2 3

1

T

Заняття № 16 ____________2010р.

Тема: Внутрішня енергія. Зміна внутрішньої енергії.

Способи зміни внутрішньої енергії (робота, теплопередача) Види теплопередачі (теплопровідність, конвекція, теплове випромінювання) Кількість теплоти. Рівняння теплового балансу. Теплота, що виділяється при згорянні палива.

Основні положення та означення.

1. Тіла складаються з молекул. Молекули рухаються, а отже мають кінетичну енергію. Молекули взаємодіють між собою, а отже мають потенціальну енергію. Суму кінетичних та потенціальних енергій усіх молекул з яких складається тіло називають внутрішньою енергією тіла. - ( Позначається літерою –U, одиниця вимірювання – джоуль (Дж))

2. У ідеальному газі молекули не взаємодіють, а отже не мають потенціальної енергії. Тому під внутрішньою енергією ідеального газу розуміють суму кінетичних енергій усіх молекул з яких складається газ. - ( Позначається літерою –U, одиниця вимірювання – джоуль (Дж))

3. Внутрішня енергія одноатомного ідеального газу визначається за формулами:

4. Змінити внутрішню енергію тіла можливо двома способами: 1)виконати над тілом роботу, 2) надати тілу певну кількість теплоти одним із способів теплопередачі. Способи теплопередачі:

• 1. Теплопровідність — обмін енергією між частинами тіла або тіла­ми, що перебувають у безпосередньому контакті.

• 2. Конвекція — перенесення енер­гії потоками рідин або газів.

• 3. Випромінювання — перене­сення енергії електромагнітними хви­лями.

Зміну внутрішньої енергії одноатомного ідеального газу виражають формулою -

6. Величину енергії яку отримує тіло під час теплопередачі називають кількістю теплоти. ( Позначається літерою –Q, одиниця вимірювання – джоуль (Дж))

7. Вираз який стверджує, що при теплообміні сума кількостей теплоти, відданих усіма тілами, в яких внутрішня енергія зменшується, дорівнює сумі кількостей теплоти, одержаних усіма тілами, в яких внутрішня енергія збільшується ( ) називають рівнянням теплового балансу.

8. Нагрівання і охолодження тіл, які не призводять до зміни агрегатного стану тіла описують рівнянням Q = cm(t₂ –t₁)= cm(T₂ –Т₁) = C ∆T. ( с- питома теплоємність тіла – фізична величина, яка показує кількість теплоти необхідну для зміни температури тіла масою один кілограм на один градус ( Позначається літерою –c, одиниця вимірювання – джоуль поділено кілограм кельвін (Дж/кгК)))

9. Процес горіння супроводжується виділенням тепла. Кількість теплоти, що виділяється при згорянні палива визначається формулою: Q = q·m. (q- питома теплота згоряння палива – фізична величина яка показує кількість теплоти, що виділяється при згорянні одного кілограма палива ( Позначається літерою –q, одиниця вимірювання – джоуль поділено кілограм (Дж/кг)))

Конспект.

Блок – схема до розв’язування задач

→ Q_{віддан.} = Q_одерж.

cm ( t_{гарячого} – t_{кінцева}) mυ²/2

η · mgh = cm (tкінцева – tхолодного)

mυ²/2

qm _{(палива)} mgh

η·Q_{(енегія горіння)} =А_{(механічна робота)}

N_{(потужність) ·}t_(час)

η·q·m_{(палива)} = F_(сила)·υ_{(швидкість)}·t_(час)

F_(сила) ·S_{(шлях, або переміщення)}

Розв’язування задач.

• 1.Об'єм одноатомного газу зріс у три рази, а тиск у 1,5 рази. У скільки разів зросла внутрішня енергія газу? а) у 2 рази; б) у 4,5рази; в) у 3 рази; г)у 5раз

• 2. Змішали 0,4м³ води при температурі 20°С і 0,1 м³ води при температурі 70°С. Яку температуру матиме суміш? а) 25°; 6)30°; в) 35°; г) 40°

• 3. .На скільки градусів нагріється вода падаючи з висоти 20 м, якщо 63% механічної енергії перейшла у внутрішню енергію? Питома теплоємність води 4200 Дж/(кгК), g=10м/с². а) 0,04 К; б) 2 К; в) 0,03 К; г)0,1К;

• 4. З якою швидкістю повинна летіти свинцева куля щоб при ударі об перешкоду вона нагрілась на 39 К, якщо 60% механічної енергії кулі переходить в її внутрішню енергію? Питома теплоємність свинцю 130 Дж/(кгК). а) 130 м/с; б) 250 м/с; в) 400 м/с; г) 420 м/с

• 5. Автомобіль рухається зі швидкістю 72 км/год. Потужність двигуна 60 кВт, ККД його 30%. Які витрати бензину на шляху 1 км? Теплота згоряння бензину 46 МДж/кг. а) 180г; б) 145 г; в) 150г; г)217г

• 6. З якою швидкістю вилітає з гвинтівки куля масою 10г, якщо маса пороху в патроні 2г і 25% енергії, що виділяється при спаленні пороху переходить в енергію кулі? Питома теплота згорання пороху 3,6 МДж/кг. а) 330 м/с; б) 500 м/с; в) 550 м/с; г) 600 м/с;

Домашнє завдання.

1.Законспектувати по підручнику «Фізика» тему : Внутрішня енергія. Зміна внутрішньої енергії.

2.Вивчити основні означення даної теми.

3.Розв’язати задачі:

• 1.Трьом кілограмам води при нагріванні надали189 кДж теплоти. На скільки градусів нагрілась вода? (Питоматеплоємність води 4200 Дж/(кгК). а) 13 К; б) 14 К; в) 15 К; г) 16 К

• 2.. У ванну налили 80л води при температурі 10°С. Скільки літрів води при температурі 100°С треба долити у ванну, щоб суміш мала температуру 25°С? а) 16л; б) 14л; в) 32 л; г)8л

• 3. На скільки градусів при ударі об перешкоду нагрівається свинцева куля, що летить з швидкістю 260 м/с, якщо 50% її механічної енергії переходить у внутрішню енергію? Питома теплоємність свинцю 130 Дж/(кгК). а)50К; б)70К; в) 100 К; г)130К

• 4. Реактивний літак має 4 двигуни, кожен з яких розвиває силу тяги 30 кН. ККД двигунів дорівнює 25%. Чому дорівнює витрата гасу на переліт завдовжки 4000 км? Теплота згорання гасу 46 МДж/кг. а) 41,7 т; б) 50 т; в) 38,5 т; г) 23,4 т

Задачі на самостійну роботу.

1..Для приготування ванни, місткість якої 200 л, змішали холодну воду при 10°С з гарячою при 60°С. Які об'єми холодної і гарячої води треба взяти, щоб у ванні встановилась температура 40°С? а) 80л; 120л; б) 68л; 132л; в) 70л; 130л; г) 75л; 125л

2. Гусеничний трактор розвиває номінальну потужність 63 кВт і, маючи цю потужність, витрачає в середньому за годину 18 кг дизельного палива. Який ККД двигуна трактора? Теплота згоряння дизельного палива 42 МДж/кг.а) 30%; б) 35%; в) 38%; г) 40%

3..Яка повинна бути маса пороху у гвинтівці, щоб куля масою 10 г при вильоті з дула гвинтівки набула швидкості 880 м/с? ККД гвинтівки 30%. Теплота згоряння пороху 3,8 МДж/кг. а) 2,8г; б) З г; в) 3,2г; г) 3,4 г

4. При нагріванні одного кілограма води до температури 100°С за допомогою спиртівки з ККД 42% спалили 30 г спирту. Питома теплота згорання спирту 29 МДж/кг, питома теплоємність води 4200 Дж/(кгК). Якою була початкова температура води? а) 0°С; б) 7°С; в) 13°С; г) 19°С

5.В посудині міститься 16л води при температурі 20°С. Яка температура води встановиться в посудині, якщо в неї долити 4 л води, що має температуру 70°С? Теплоємністю посудини знехтувати. а) 50°С; б)40°С; в) 45°С; г) 60°С

6.У ванні міститься 40 л води при температурі 10°С. Скільки літрів гарячої води при температурі 60°С потрібно долити у ванну, щоб встановилась температура 40°С? а) 50 л; б) 60 л; в) ЗО л; г) 45 л

Заняття № 17 ____________2010р.

Тема: Перший закон термодинаміки Теплові двигуни та їх застосування. Закон збереження енергії в механічних та теплових процесах. Перший закон термодинаміки та його застосування до ізопроцесів. Адіабатичний процес.. Цикл Карно. ККД теплових двигунів. Вічний двигун. Двигуни внутрішнього згорання (дизельні, карбюраторні), парові двигуни. Проблеми екології. Альтернативні ,екологічно чисті двигуни. Державні екологічні служби.

Основні положення та означення.