Решение задачи по изменению энтропии газа
Для решения задачи воспользуемся уравнением Менделеева-Клайперона, которое связывает изменение энтропии с изменением давления, объема и молярного количества вещества:
ΔS = R * ln(P2/P1) + C
где
- ΔS – изменение энтропии газа,
- R – универсальная газовая постоянная,
- P1 и P2 – начальное и конечное давление соответственно.
- C – постоянная, зависящая от структуры молекулы (в случае жестких молекул она равна нулю).
Из условия задачи известно, что масса водорода равна 1 г, что соответствует молярной массе 2 г/моль. Поэтому количество вещества можно найти, разделив массу на молярную массу:
n = m/M = 1 г / 2 г/моль = 0.5 моль
Расчет изменения энтропии
Также из условия задачи известно, что давление увеличилось в 2 раза. То есть P1 = P, P2 = 2P. Подставляя значения в уравнение Менделеева-Клайперона, получаем:
ΔS = R * ln(2P/P) + C = R * ln(2) + C
Заметим, что R и C являются константами, поэтому можно записать результат в следующем виде:
ΔS = k + C
где k = R * ln(2) является постоянной. Таким образом, изменение энтропии газа равно постоянной k, с учетом значение C для жестких молекул равно нулю.
Шаги решения:
- Найдите количество вещества, разделив массу на молярную массу.
- Используя уравнение Менделеева-Клайперона, выразите изменение энтропии через начальное и конечное давление.
- Подставьте значения начального и конечного давления и произведите вычисления.
- Получите результат в виде постоянной, учитывая значение C для жестких молекул.
Объем одного моля газа при нормальных условиях
Один моль газа под нормальными условиями занимает объем равный 22.4 литра.
Давление газа в электрической лампочке
Давление газа в электрической лампочке находится на уровне атмосферного давления при изотермическом процессе.
Глубина для пузырьков воздуха
На глубине воды, где пузырьки воздуха имеют диаметр вдвое меньший, чем на поверхности, атмосферное давление остается нормальным.
Глубина для трубки плотностью
Чтобы вынуть столбик жидкости из открытой трубки, необходимо опустить ее на глубину, чтобы равновесить атмосферное давление.
Начальное давление газа в сосуде
Измерив перемещение поршня при повороте сосуда, можно найти начальное давление газа в сосуде, предполагая изотермический процесс.
Отношение массы газа в сосуде
Путем развертывания сосуда и изменения расстояния поршня можно найти отношение массы газа в частях сосуда.
Нагрев кислорода в цилиндре
Чтобы найти необходимую температуру для перемещения поршня в цилиндре при заданных условиях с пружиной, нужно найти термодинамическое равновесие.
Поднятие груза через два блока газа
Изучив подъем груза через невесомую нитку при изменении температуры газа, можно определить, на какую высоту поднимется груз.
Нагрев воздуха в сосуде с поршнем
Путем изменения температуры одной части сосуда можно достичь равенства объемов газа в двух частях.
Изменения давления кислорода в сосудах
Изучив трубку, объединяющую два сосуда с кислородом при различной температуре, можно вычислить изменения давления в газе.
Физика идеального газа
Два баллона соединены трубкой с краном. В первом находится газ под давлением P1, во втором – P2. Объем первого баллона V1, а второго – V2. Какое давление установится в баллонах, если открыть кран? Температура постоянна. Объемом трубки можно пренебречь.
Ответ: P1 = P2
Изобарный процесс
При изобарном процессе концентрация идеального газа увеличилась в 5 раз. Чему равно отношение конечной кинетической энергии молекул газа к начальной кинетической энергии?
Ответ: 5
3 моль водорода находятся в сосуде при комнатной температуре и давлении 1600 Па. Каким будет давление 3 моль кислорода в том же сосуде и при той же температуре? Газы считать идеальными.
Ответ: 1600 Па
Изменение параметров газа
В сосуде содержится гелий под давлением 100 кПа. Концентрацию гелия увеличили в 2 раза, а среднюю кинетическую энергию его молекул уменьшили в 4 раза. Определите установившееся давление газа.
Ответ: 200 кПа
Молекулярный водород находится в сосуде фиксированного объема. При увеличении температуры в 2 раза половина молекул диссоциировала. Во сколько раз увеличилось давление?
Ответ: в 2 раза
Реакция разложения газа
Углекислый газ находится в сосуде при температуре 300 К. При нагревании он разлагается. Найдите парциальное давление кислорода, если давление смеси газов при температуре 3000 К составляет 100 кПа.
Ответ: Па
Получение и обработка газа
Давление 1 моль водорода в сосуде при абсолютной температуре
Решение задач по термодинамике и газовой физике
При уменьшении абсолютной температуры на 600 К среднеквадратичная скорость теплового движения молекул неона уменьшилась в 2 раза. Какова начальная температура газа?
Газ в цилиндре переводится из состояния А в состояние В так, что его масса при этом не изменяется. Параметры, определяющие состояния идеального газа, приведены в таблице:
| Состояние | Давление (атм) | Температура (K) |
|---|---|---|
| A | 1,0 | 4 |
| B | 1,5 | 8 |
Какое число следует внести в свободную клетку таблицы?
Сосуд с одноатомным идеальным газом сжали, увеличив концентрацию молекул газа в 6 раз. Одновременно сосуд охладили так, что средняя энергия теплового движения молекул газа уменьшилась в 2 раза. Во сколько раз в результате этого возросло давление газа в сосуде?
Ответ: в 6 раз
1 моль идеального газа изохорно нагревают на 100 К, при этом его давление увеличивается в 3 раза. Какова первоначальная абсолютная температура газа?
Объём 1 моль водорода в сосуде при температуре и давлении равен. Объём 4 моль водорода при том же давлении и температуре равен. Чему равно отношение (Водород считать идеальным газом.)
В сосуде находится постоянное количество вещества идеального газа. Во сколько раз уменьшится объём газа, если он перейдёт из состояния 1 в состояние 2?
В сосуде находится идеальный газ. Процесс изобарного изменения состояния газа показан на диаграмме. Масса газа в процессе изменялась. В какой из точек диаграммы масса газа имеет наименьшее значение?
В сосуде находится идеальный газ. Процесс изохорного изменения состояния газа показан на диаграмме. Масса газа в процессе изменялась. В какой из точек диаграммы масса газа имеет наибольшее значение?
На рисунке изображено изменение состояния постоянной массы разреженного аргона. Температура газа в состоянии 1 равна Какая температура соответствует состоянию 2?
При температуре и давлении 1 моль разреженного водорода занимает объём. Сколько моль разрежённого кислорода при температуре и давлении занимают объём?
При увеличении абсолютной температуры на 600 К среднеквадратичная скорость теплового движения молекул гелия увеличилась в 2 раза. Какова конечная температура газа?