Газовые законы
Пропорциональность
-
Установите соответствие между формулами и процессами в идеальном газе, которые они описывают (N – число частиц, p – давление, V – объём, T – абсолютная температура).
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФОРМУЛЫ
\(А)\;\frac pT=const\)
\(Б)\;\frac VT=const\)
ПРОЦЕССЫ
1) изобарный процесс при N=const
2) изотермический процесс при N=const
3) изохорный процесс при N=const
4) адиабатный процесс при N=const
Источник: Лукашева А. В. Типовые тестовые задания.
-
Разряжённый углекислый газ изобарно сжимается. Масса газа постоянна. Во сколько раз нужно уменьшить абсолютную температуру газа, чтобы его объём уменьшился в 4 раза?
Источник: Лукашева А. В. Типовые тестовые задания.
-
Газ переводят из состояния 1 в состояние 3 так, как показано на диаграмме p-V. Чему равна температура газа в состоянии 2, если в состоянии 1 температура равна 400 К?
Источник: Лукашева А. В. Типовые тестовые задания.
-
В сосуде под поршнем находится идеальный газ. Давление газа равно 100 кПа. При постоянной температуре объём газа увеличили в 4 раза. Определите давление газа в конечном состоянии.
Источник: Лукашева А. В. Типовые тестовые задания.
-
На p-T – диаграмме отображена последовательность трёх процессов (1→2→3) изменения состояния 2 моль идеального газа. При давлении p_0 и температуре T_0 газ занимает объем 6 л. Какой объем занимает газ в конце процесса 1?
Источник: Лукашева А. В. Типовые тестовые задания.
-
Давление идеального газа в сосуде с жесткими стенками при температуре 27 ℃ равно 90 кПа. Каким будет давление в сосуде, если газ нагреть до температуры 127 ℃?
Источник: Лукашева А. В. Типовые тестовые задания.
-
Во сколько раз изменится давление воздуха в цилиндре, если поршень медленно переместить на 1∕3 влево?
Источник: Рымкевич А. В. Физика. Задачник 10-11 класс.
-
В сосуде ёмкостью 4 л находится газ под давлением 600 кПа. Газ изотермически расширяется до объёма 12 л. Затем при изохорическом нагревании его температура увеличивается в 2 раза. Определите давление газа в конце процесса.
-
Один моль одноатомного идеального газа участвует в процессе 1-2-3, график которого изображён на рисунке в координатах p-V, где p – давление газа, V– объём газа. Как изменяется плотность газа в ходе процесса 1-2 и абсолютная температура газа T в ходе процесса 2-3? Масса газа остается постоянной.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится; 2) уменьшится; 3) не изменится.Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Плотность газа
в ходе процесса 1-2Абсолютная температура
в ходе процесса 2-3Источник: ЕГЭ по физике 2020. Основная волна.
Расчетные задачи
-
Идеальный газ изобарно нагревают так, что его температура изменяется на 240 ℃, а объём увеличивается в 1,8 раза. Масса газа постоянна. Найдите конечную температуру газа по школе Кельвина.
Источник: Демидова М. Ю. Типовые тестовые задания.
-
Газ изотермически сжали от объёма 6 л до объёма 4 л, при этом изменение давления равно 200 кПа. Определите начальное давление газа.
-
Температура воздуха в цилиндре 7 °С. На сколько переместится поршень при нагревании воздуха на 20 К, если вначале расстояние от дна цилиндра до поршня было равно 14 см? Процесс считать изобарным.
Источник: Рымкевич А. В. Физика. Задачник 10-11 класс.
-
В цилиндре под поршнем находится газ. Чтобы поршень оставался в неизменном положении при увеличении абсолютной температуры газа в 2 раза, на него следует положить груз массой 15 кг. Площадь поршня 10 см2. Найдите первоначальное давление газа.
-
Со дна озера, имеющего глубину H=25 м, медленно поднимается пузырек воздуха. Определите объём пузырька \(V_1\) у дна озера, если на расстоянии h=5 м от поверхности воды пузырёк имел объём \(V_2=7\;мм^3\). Давление воздуха на уровне поверхности воды равно нормальному атмосферному давлению. Силу поверхностного натяжения не учитывать, температуры воды в озере и воздуха в пузырьке считать постоянными.
Источник: Демидова М. Ю. Типовые тестовые задания.
Ртутный столбик
-
В горизонтальной пробирке находится 240 см3 воздуха, отделённого от атмосферы столбиком ртути длиной 150 мм. Если пробирку повернуть открытым концом вверх, то объём воздуха станет 200 см3. Найдите атмосферное давление.
-
В длинной трубке, закрытой с одного конца, находится воздух, запертый столбиком ртути. Когда трубка расположена горизонтально, столбик воздуха занимает объём 173 мм3. Если трубку поставить вертикально открытым концом вниз, объём воздуха в ней равен 200 мм3, причём ртуть не выливается. Атмосферное давление 100 кПа. Определите длину столбика ртути.
-
В горизонтальной трубке постоянного сечения, запаянной с одного конца, помещен столбик ртути длиной 15 см, который отделяет воздух в трубке от атмосферы. Трубку расположили вертикально запаянным концом вниз и нагрели на 60 К. При этом объем, занимаемый воздухом, не изменился. Давление атмосферы в лаборатории – 750 мм рт. ст. Какова температура воздуха в лаборатории?
Задачи, комбинированные с механикой
-
Бутылка, наполненная газом, плотно закрыта пробкой площадью сечения 2,5 см2. До какой температуры надо нагреть газ, чтобы пробка вылетела из бутылки, если сила трения, удерживающая пробку, 12 Н? Первоначальное давление воздуха в бутылке и наружное давление одинаковы и равны 100 кПа, а начальная температура равна 3 °С.
Источник: Рымкевич А. В. Физика. Задачник 10-11 класс.
-
Один конец цилиндрической трубки длиной 25 см и радиусом 1 см закрыт пробкой, а в другой вставлен поршень, который медленно вдвигают в трубку. Когда поршень подвинется на расстояние 8 см, пробка вылетает. Определите силу трения пробки о стенки трубки в момент вылета пробки. Атмосферное давление нормальное.
Источник: Степанова Г. Н. Решебник по физике.
-
В вертикальном цилиндрическом сосуде с гладкими стенками под подвижным поршнем площадью поперечного сечения \(50\;см^2\) находится разреженный газ (см. рисунок). При движении сосуда по вертикали с ускорением, направленным вверх и равным по модулю \(2\;м/с^2\), высота столба газа под поршнем постоянна и на 5% меньше, чем в покоящемся сосуде. Считая температуру газа под поршнем неизменной, а наружное давление постоянным и равным 28 кПа, определите массу поршня. Масса газа под поршнем постоянна.
Источник: Лукашева А. В. Типовые тестовые задания.
-
Цилиндр сечением 30 см2 закрыт тяжёлым поршнем. При подъёме сосуда с ускорением 30 м/с2 объём газа под поршнем уменьшился в 1,5 раза. Определите массу поршня, считая температуру постоянной. Атмосферное давление 100 кПа.
-
В вертикальном цилиндрическом сосуде под горизонтальным поршнем площадью 20 см2 и массой 10 кг, способным перемещаться вдоль стенок сосуда практически без трения, находится идеальный газ. Определите, во сколько раз изменится объем газа под поршнем, если сосуд, оставаясь все время в вертикальном положении, будет свободно падать. Считать температуру газа и атмосферное давление постоянными, а поршень покоящимся относительно сосуда при его падении. Массой газа по сравнению с массой поршня пренебречь.
Уравнение Менделеева – Клапейрона
Пропорциональность
-
При температуре \(2T_0\) и давлении \(p_0\) идеальный газ в количестве 1 моль занимает объем \(2V_0\). Сколько моль этого газа при температуре \(T_0\) и том же давлении \(p_0\) занимают объём \(V_0\)?
Источник: Лукашева А. В. Типовые тестовые задания.
-
В сосуде неизменного объёма находится разреженный газ в количестве 3 моль. Во сколько раз уменьшится давление газа в сосуде, если выпустить из него 1 моль газа, а абсолютную температуру уменьшить в 2 раза?
Источник: Лукашева А. В. Типовые тестовые задания.
-
При проведении опыта в сосуд закачивали воздух, одновременно охлаждая его. При этом температура воздуха в сосуде понизилась в 2 раза, а давление воздуха возросло в 3 раза. Во сколько раз увеличилась масса воздуха в сосуде?
Источник: Лукашева А. В. Типовые тестовые задания.
-
Во время опыта абсолютная температура воздуха в сосуде под поршнем повысилась в 2 раза, и он перешёл из состояния 1 в состояние 2, (см. рисунок). Поршень прилегал к стенкам сосуда неплотно, и сквозь зазор между ними мог просачиваться воздух. Рассчитайте отношение \(\frac{N_2}{N_1}\) числа молекул газа в сосуде в конце и начале опыта. Воздух считать идеальным газом.
Источник: Лукашева А. В. Типовые тестовые задания.
-
Масса воздуха в цилиндре при нагревании изменилась, так как крышка, закрывающая цилиндр, была негерметична. Найдите отношение масс воздуха в цилиндре в конечном и начальном состояниях \(\frac{m_2}{m_1}\), если при увеличении температуры воздуха в 2 раза давление увеличилось в 1,5 раза.
Источник: Лукашева А. В. Типовые тестовые задания.
-
При температуре \(T_0\) и давлении \(p_0\) 3 моль идеального газа занимают объем 20 л. Какой объём будут занимать 2 моль газа при температуре \(3T_0\) и давлении \(4p_0\)?
Источник: Лукашева А. В. Типовые тестовые задания.
-
Идеальный газ переводят из состояния 1 в состояние 3 так, как показано на графике зависимости давления газа p от объёма V. Масса газа в процессе не изменяется. Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие отражённые на графике процессы.
1) Концентрация молекул газа в процессе 2-3 оставалась постоянной.
2) В ходе процесса 1-2-3 средняя кинетическая энергия теплового движения молекул газа увеличивается в 3 раза.
3) В процессе 2-3 абсолютная температура газа изохорно увеличилась в 1,5 раза.
4) В процессе 1-2 абсолютная температура газа изобарно увеличилась в 4 раза.
5) Абсолютная температура газа минимальна в состоянии 3.
Источник: Лукашева А. В. Типовые тестовые задания.
-
На графике представлена зависимость давления неизменной массы идеального газа от его плотности. Опишите, как изменяются температура и объём газа в процессах 1-2 и 2-3.
Источник: Лукашева А. В. Типовые тестовые задания.
-
На рисунке показана зависимость давления газа от его плотности. Определите отношение максимальной и минимальной температуры в цикле.
-
В сосуде неизменного объема при комнатной температуре находилась смесь водорода и гелия, по 1 моль каждого. Половину содержимого сосуда выпустили, а затем добавили в сосуд 1 моль водорода. Считая газы идеальными, а их температуру постоянной, выберите из предложенного перечня все утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных исследований, и укажите их номера.
1) Парциальное давление водорода уменьшилось.
2) Давления смеси газов в сосуде не изменилась.
3) Концентрация гелия увеличилась.
4) В начале опыта концентрации газов были одинаковые.
5) В начале опыта массы газов были одинаковые.
Источник: Лукашева А. В. Типовые тестовые задания.
Задачи, комбинированные с МКТ
-
При нагревании и давление, и объем идеального газа увеличились в 2 раз. Во сколько раз увеличилась средняя кинетическая энергия хаотического движения его молекул?
Расчетные задачи
-
В баллоне объёмом \(16,62\;м^3\) находится 14 кг азота при температуре 300 К. Каково давление этого газа? Ответ выразите в килопаскалях.
Источник: Лукашева А. В. Типовые тестовые задания.
-
На рисунке показан график изменения давления 32 моль газа при изохорном нагревании. Каков объём этого газа? Ответ приведите в кубических метрах с точностью до десятых.
Источник: Демидова М. Ю. Типовые тестовые задания.
-
При уменьшении объема газа в 2 раза давление увеличилось на 120 кПа и абсолютная температура возросла на 10%. Каким было первоначальное давление?
Источник: Рымкевич А. В. Физика. Задачник 10-11 класс.
Поршень
-
В цилиндре под поршнем площадью 100 см2 находится 28 г азота при температуре 373 К. На какой высоте находится поршень? Масса поршня 100 кг. Атмосферное давление 105 Па.
Источник: Степанова Г. Н. Решебник по физике.
-
Вертикально, расположенный замкнутый цилиндрический сосуд высотой 50 см разделен подвижным поршнем массой 11 кг на две части, в каждой из которых содержится одинаковое количество идеального газа при температуре 361 К. Сколько молей газа находится в каждой части цилиндра, если поршень находится на высоте 20 см от дна сосуда? Толщиной поршня пренебречь.
Источник: Лукашева А. В. Типовые тестовые задания.
-
Гелий в количестве \(\nu=1/20\;моля\) находится в горизонтальном закреплённом цилиндре с поршнем, который может без трения перемещаться в цилиндре и вначале удерживается в равновесии силой \(F_1=280\;Н\). При этом среднеквадратичная скорость движения атомов гелия составляет \({\overline v}_1=1400\;м/с\). Затем гелий стали охлаждать, а поршень медленно сдвигать, постепенно уменьшая действующую на него силу. Когда эта сила равнялась \(F_2=150\;Н\), среднеквадратичная скорость движения атомов гелия стала равной \({\overline v}_2=1200\;м/с\). На какое расстояние \(\Delta l\) при этом сдвинулся поршень?
Воздухоплавание
Гелий
-
Для того чтобы совершить полет, изобретатель массой 60 кг решил использовать 5000 воздушных шариков с гелием. До какого объёма необходимо надуть шар, чтобы изобретатель поднялся в воздух при нормальном атмосферном давлении и температуре воздуха T=27 °С. Массой оболочки шаров и объёмом изобретателя пренебречь.
Источник: ЕГЭ по физике 2017. Основная волна.
-
Воздушный шар имеет газонепроницаемую оболочку массой 400 кг и содержит 100 кг гелия. Какой груз он может удерживать в воздухе на высоте, где температура воздуха 17℃, а давление \(10^5\;Па\)? Считать, что оболочка шара не оказывает сопротивления изменению объёма шара.
-
Сферическую оболочку воздушного шара наполняют гелием при атмосферном давлении \(10^5\;Па\). Минимальная масса оболочки, при которой шар начинает поднимать сам себя, равна m=500 кг. Температура гелия и окружающего воздуха одинакова и равна 0 ℃. Чему равна масса одного квадратного метра материала оболочки шара? (Площадь сферы \(S=4\pi r^2\), объём шара \(V=4/3\pi r^3\).
Источник: Лукашева А. В. Типовые тестовые задания.
Горячий воздух
-
Шар объемом \(0,1\;м^3\), сделанный из тонкой бумаги, наполняют горячим воздухом, имеющим температуру 340 К. Температура окружающего воздуха 290 К. Давление воздуха внутри шара и атмосферное давление одинаковы и равны 100 кПа. При каком значении массы бумажной оболочки шар будет подниматься?
Источник: Рымкевич А. В. Физика. Задачник 10-11 класс.
-
Воздушный шар объемом \(2500\;м^3\) с массой оболочки 400 кг имеет внизу отверстие, через которое воздух в шаре нагревается горелкой. До какой минимальной температуры нужно нагреть воздух в шаре, чтобы шар взлетел вместе с грузом (корзиной и воздухоплавателем) массой 200 кг? Температура окружающего воздуха 7 °С, его плотность \(1,2\;кг/м^3\). Оболочку шара считать нерастяжимой.
Источник: Лукашева А. В. Типовые тестовые задания.