Зміна агрегатного стану речовини

Задачі для самостійного розв’язування

Приклади розв’язування задач

1. Балон, що містить V₁=0,02м³ повітря під тиском р₁=4·10⁵ Па, сполучають з балоном місткістю V₂=0,06 м³, з якого викачане повітря. Знайти тиск р, який установився в посудинах. Температура стала.

Розв’язання:

Відповідь: р=10⁵ Па.

2. Скільки ртуті увійде в скляний балончик об’ємом 5 см³, нагрітий до t₁=400⁰C, при його охолодженні до t₂=16⁰C, якщо густина ртуті при t=16⁰C дорівнює ?=13,6 г/см³?

Розв’язання:

Використаємо закон Гей-Люссака

Складемо пропорцію:

Знайдемо, що

Тоді маса ртуті, яка ввійде в балончик, буде:

Підставивши числові значення, знайдемо:

Відповідь: т=0,4 г.

3. В балоні об’ємом V=10 л знаходиться гелій під тиском р₁=1 МПа при температурі Т₁=300 К. Після того, як з балона вийшло т=10 г гелію, температура в ньому зменшилась до Т₂=290 К. Визначити тиск гелію, який залишився в балоні.

Розв’язання:

де т₁ і т₂ – маси гелію в початковому і кінцевому стані.

З цих двох рівнянь виразимо маси:

Визначимо їх різницю:

Тоді тиск гелію в балоні буде визначатись за формулою:

Підставимо числові значення:

Відповідь: р₂=364 кПа.

1. Чому дорівнює молярна маса газу, якщо він при температурі 27 ⁰С і тиску 2·10⁵ Па має густину, яка дорівнює 2,6 кг/м³? Відповідь: m = 0,032кг/моль.

2. Скільки молів і скільки молекул міститься в посудині місткістю 250 см³, якщо тиск газу 566мм. рт. ст., а температура дорівнює 10⁰С?

Відповідь: ν=8·10^-3 моль, N = 48·10²⁰.

3. Який має бути найбільший об’єм балона, щоб він вміщував т=6,4 кг кисню t=20⁰C, якщо його стінки витримують тиск р=16 МПа?

Відповідь: V= 0,0304м³.

4. Балон, що містить газ при тиску 1·10⁵ Па, має об’єм 5·10^-3м³. Як зміниться тиск газу в балоні, якщо його з’єднати з другим балоном, що практично не містить газу і має об’єм 10·10^-3м³? (Т=const). Відповідь: знизиться на 0,67·10⁵ Па.

5. Повітря міститься в гумовій камері при нормальному атмосферному тиску. Камеру стиснули так, що її об’єм зменшився на 1/4 попереднього об’єму. Під яким тиском буде газ в камері? Процес ізотермічний. Відповідь: 4/3 р₀ .

6. Яка маса повітря т вийде з кімнати, що має об’єм V=60 м³, у результаті підвищення температури від Т₁=280 К до Т₂=300 К при нормальному тиску?

Відповідь: т=5 кг.

7. У посудині, об’єм якої V, нагнітають повітря поршневим насосом, об’єм циліндра якого V₀. Чому дорівнюватиме тиск повітря в посудині після п качань? Початковий тиск в посудині дорівнює зовнішньому тискові р₀.

Відповідь: .

Речовина може існувати в твердому, рідкому і газоподібному станах. У твердому стані речовина зберігає форму і об’єм. В рідкому форма не зберігається, а зберігається об’єм. В газоподібному стані речовина ні форми, ні об’єму не зберігає.

Процес перетворення рідини в пару називається випаровуванням. Він відбувається з поглинанням певної кількості теплоти Q_n. Кількість теплоти Q потрібної для перетворення в пару 1кг рідини при сталій температурі, називають питомою теплотою пароутворення.

Q_n=L·m

L – питома теплота пароутворення, яку вимірюють у Дж/кг, т – маса речовини, яка випаровується.

Процес перетворення пари в рідину називається конденсацією. При конденсації пари виділяється певна кількість теплоти:

Q_k=m·L

Випаровуються не тільки рідини, а й тверді тіла. Випаровування твердих тіл називають сублімацією.

Якщо число молекул пари, які випаровуються, дорівнює числу молекул пари, які конденсуються за той самий час, то число молекул пари над рідиною буде сталим. Такий стан називають динамічною рівновагою пари і рідини.

Пара, що при незмінному об’ємі і сталій температурі перебуває в динамічній рівновазі зі своєю рідиною, називається насиченою,а відповідний тиск – тиском насиченої пари.Тиск насиченої пари залежить тільки від її температури. Ненасичена пара– пара, тиск якої менший за тиск насиченої пари при даній температурі р<р_нас.

Повітря завжди містить певну кількість водяної пари. Кількість грамів водяної пари в 1м³ повітря називають абсолютною вологістю повітря. Крім абсолютної вологості, треба знати й ступінь насичення повітря парою. Він характеризується відносною вологістю повітря–величиною, що дорівнює відношенню парціального тиску р водяної пари, що знаходиться у повітрі, до тиску р_нас насиченої пари при тій самій температурі, або відношенню абсолютної вологісті повітря _а до платності _нас насиченої пари при тій самій температурі

, =100%

Температуру t_p, при якій водяна пара стає насиченою, називають точкою роси. Нижче точки роси починається конденсація пари (випадає роса, виникає туман).

Відносну вологість повітря вимірюють психрометрами і гігрометрами. Дія психрометра заснована на залежності температури рідини від вологості навколишнього повітря. Він складається з двох термометрів – «сухого» і «вологого». «Вологий» термометр вимірює температуру зволоженого шматочка тканини, яким обгорнуто його кульку.

Дія гігрометрів заснована на залежності певних фізичних параметрів (електричний опір, маса, довжина) деяких тіл від вологості навколишнього повітря.