Контрольные вопросы.

1. Что называют изобарным процессом?

2. Сформулируйте закон Гей-Люссака.

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

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

5. Как записывается первый закон термодинамики для изобарного процесса?

3. Изохорный процесс.

И зохорный процесс - это процесс квазистатического нагревания или охлаждения вещества (в данном случае идеального газа) при постоян­ном объеме V. На плоскости (P,T) изохорные 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 изохорном процессе газ не совершает работы

A = 0.

Первый закон термодинамики для изохорного 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 изохорном 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 изохорного 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 появиться 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 изохо­рном процессе применяйте пошаговое выполнение работы.

Контрольное задание.

Теперь вам необходимо выполнить указанный преподавателем вариант задания из следующего списка. 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.