background image

Zadania do projektu 4

1.

Do kalorymetru zawierającego lód o masie ml i temperaturze t

l

=0˚C 

została wpuszczona para o temperaturze t

p

=100˚C. Ile wody będzie w 

kalorymetrze, gdy stopi się lód? Dane są ciepło skraplania pary wodnej c

i ciepło topnienia lodu c

t

2.

Etanol o gęstości 

ρ

=791 kg/m

3

 przepływa jednostajnie przez poziomą 

rurę, której pole przekroju poprzecznego zmniejsza się od wartości S

1

 = 

1.2x10

-3

 m

2

 do wartości S

2

=S

1

/2. Różnica ciśnień w wąskim i szerokim 

końcu rury wynosi 4120 Pa. Jaki jest strumień objętościowy etanolu?

Wskazówka: Przepływ jest jednostajny, więc należy zastosować równanie 
Bernoulliego.

3. Proszę przedstawić na wykresach p-V, p-T i V-T przemianę izotermiczną 
dla jedniego kilomola gazu o temperaturze T=T

1

 i T=3T

1

.

4.

W warunkach normalnych gaz zajmuje objętość V

o

 = 1m

3

Jaką objętość V

będzie zajmował ten gaz pod ciśnieniem p

1

=4.9x10

N/m

2

 = 50 at? W obu stanach temperatura gazu jest taka sama. Ciśnienie 

normalne p

o

 = 10

5

 N/m

2

 = 760 mmHg.

Odp. 0.02 m

3

5. W cylindrze pod tłokiem znajduje się powietrze. Tłok ma kształt pokazany 

na rysunku: 
Ciężar tłoka P = 60 N, powierzchnia przekroju cylindra wynosi S

0

 = 20 cm

2

Ciśnienie atmosferyczne: p

o

 = 10

5

 N/m

2

 = 760 mmHg.

Jaki ciężar P1 należy położyć na tłok, aby oby objętość powietrza w 
cylindrze zmniejszyła się dwukrotnie? Nie uwzględniamy tarcia i 
przyjmujemy stałą temperaturę.

Odp. 260 N

background image

Wskazówka: Obliczcie ciśnienie p

1

 wewnątrz cylindra bez ciężaru 

na tłoku, a następnie zapiszcie analogiczne równanie, gdy leży ciężar. 
Skorzystajcie z prawa Boyle'a i Mariotta.

 

6.

Objętość pęcherzyka metanu powiększa się 3-krotnie przy wypływaniu z 
dna jeziora na powierzchnię. Temperatura wody na dnie wynosi t

1

 = 7

o

C, 

a na powierzchni t

2

 = 17

o

C. Oblicz głębokość jeziora. Założenia: metan 

traktujemy jako gaz doskonały, Ciśnienie atmosferyczne p

o

 = 10

5

 N/m

2

Gęstość wody 

ρ

 = 10

3

 kg/m

3

.

Wskazówka: Zapiszcie równania gazu dla dna i dla powierzchni. Ciśnienie 
przy powierzchni będzie równe atmosferycznemu. Na dnie ciśnienie jest 
wyższe o ciśnienie słupa wody.

7.

1 mol tlenu w temperaturze T

0

 = 290 K poddano sprężaniu 

adiabatycznemu powodując w ten sposób 10-krotny wzrost ciśnienia. 
Proszę obliczyć:

a.

Temperaturę T

k

 gazu po sprężaniu

b. Pracę wykonaną przez gaz
Stała gazowa R = 8.31 J/(mol K)

background image

8.

Jaka jest całkowita zmiana entropii w wyniku zmieszania m1 = 300 g 
azotu (

µ

1

=28 g/mol) oraz m2=200g CO

2

 (

µ

2

=44 g/mol). Temperatury i 

ciśnienia gazów przed zmieszaniem były jednakowe. Proces mieszania 
zachodzi w układzie izolowanym cieplnie przy stałej objętości. Stała 
gazowa R = 8.31 J/(mol K).
Wskazówka; Zmiana entropii będzie sumą zmian entropii dla każdego z 
gazów; skorzystajcie z I zasady termodynamiki (energia wewnętrzna 
układu nie zmieni się).

9.

Manometr gazowy w pomieszczeniu o temperaturze t

1

 = 17 

o

C wskazuje 

ciśnienie p = 2.4x10

5

 N/m

2

. Na ulicy wskazanie manometru zmniejsza się 

p = 4x10

4

 N/m

2

. Jaka jest temperatura na ulicy, jeśli ciśnienie 

atmosferyczne jest równe p

0

 = 10

5

 N/m

2

?

10.Naczynie cylindryczne o długości L = 85 cm jest rozdzielone na dwie 

części tłokiem ruchomym. Przy jakim położeniu tłoka ciśnienie w obu 
częściach cylindra będzie jednakowe, jeśli jedna część jest wypełniona 
tlenem, a druga taką samą masą wodoru? Temperatura w obu częściach 
jest taka sama. Masa cząsteczkowa tlenu wynosi 

µ

O2

 = 3.2g/mol; 

µ

H2

 = 

2g/mol.

Odp. x = 5 cm

11.

Pompa próżniowa uzyskuje ciśnienia rzędu p = 1.3x10

-10

 N/m

2

 = 10

-12 

mmHg. Ile cząstek n

o

 znajduje się w 1 cm

3

 przy danym ciśnieniu i w 

temperaturze t = 27

o

C?

Odp. 3x10

4

12.

Naczynie o kształcie sześcianu zawiera N = 10

-6

 kmol gazu doskonałego. 

Znaleźć ciśnienie gazu, jeśli masa cząsteczki jest równa m

0

 = 3x10

-23

 g, a 

średnia prędkość ruchu termicznego wynosi v = 500 m/s. Zderzenia ze 
ściankami są zderzeniami doskonale sprężystymi.
Wskazówka: wyznaczcie zmianę pędu molekuły; po czasie t wszystkie 
molekuły z prostopadłościanu o objetości V zderzą się ze ścianką, o ile 
poruszają się w kierunku niej. Liczba tych molekuł wynosi n, a liczba 
molekuł w jednostce objętości to n

o. 

Obliczcie popęd siły dla wszystkich 

cząstek i wyliczcie ciśnienie.