Определить параметры газа и сосуда (9 июня 2010)

Сосуд, содержащий 200 молей идеального газа (газ − CO), соединен с вертикальным цилиндром, закрытым подвижным поршнем массы m. Площадь поперечного сечения S = 0.02 м2. Газ находится в состоянии, характеризуемом параметрами V1, P1 = 0.3 МПа и T1 = 400 K. При этом давление P1 уравновешивается внешним давлением Po = 0.2 МПа, действующим на поршень, и весом поршня. Получив количество тепла Q, газ расширяется, поршень переместился на расстояние h = 0.4 м, а температура газа изменилась на величину ΔT. Определить V1, ΔT, Q и m.

Задачник Белова Б. М. МИГАЙК, 1 курс физики.

  1. V1 находим сразу по уравнению Менделеева-Клапейрона:

    V1 = νRT1 / P1.

  2. Теперь запишем условие равновесия поршня:

    PoS + mg = P1S.

    Отсюда выражаем m.

  3. По I началу термодинамики:

    Q = ΔU + A.

    Процесс расширения — изобарический, следовательно,

    Q = (5/2) νRΔT + pΔV = (5/2 + 1) pΔV = (5/2 + 1) pSh.

    ΔT = pSh / (νR).