Задачі на тему Газові закони. Рівняння стану ідеального газу

Задачі з фізики, 10 клас, фізичні задачі на газові закони

Середній рівень

2.1 Виразіть у кельвінах значення температури: 27 °С, -23 °С, 370 °С.

2.2. Виразіть у градусах Цельсія значення температури: 23 К, 93 К, 753 К.

2.3. При якій температурі за шкалою Кельвіна плавиться свинець?

2.4. Температура в кімнаті збільшилася на 10 °С. На скільки збільши­лася температура за шкалою Кельвіна?

2.5. При температурі -23 °С газ займає об’єм 60 л. Яким буде об’єм газу при 127 °С? Тиск газу не змінився.

2.6.0 При виготовленні ламп розжарювання їхні балони заповнюють азотом під тиском, значно меншим атмосферного. Чому цей тиск не роблять рівним атмосферному?

2.7. На скільки відсотків збільшився тиск газу в закритому балоні, що внесли з вулиці в кімнату? Температура зовнішнього повітря до­рівнює -23 °С, температура в кімнаті 17 °С.

2.8. Тиск газу в балоні при 27 °С дорівнює 240 кПа. Яким стане тиск після нагрівання газу на 100 °С? Охолодження на 50 °С?

2.9. У балоні об’ємом 10 л знаходиться повітря при тиску 1,5 МПа. Яким стане тиск газу, якщо відкрити кран, що з’єднує цей балон з іншим балоном об’ємом 40 л, в якому повітря немає? Температура газу не змінюється.

2.10. Газ при температурі 37 °С і тиску 1,5 МПа має об’єм 10 л. Який об’єм цієї маси газу за нормальних умов?

2.11. При стисканні повітря в циліндрі дизельного двиїуна об’єм повітря зменшується в 15 разів, а температура підвищується від 47 °С до 620 °С. Який тиск повітря наприкінці стискання, якщо на початку стискання тиск повітря дорівнював 100 кПа?

2.12. Яка кількість речовини в газі, якщо при температурі -13 °С і тиску 500 кПа об’єм газу дорівнює ЗО л?

2.13. Який тиск повинен витримувати газовий балон об’ємом 50 л, щоб при температурі 25 °С у ньому можна було зберігати 2 кг метану (СН₄)?

Достатній рівень

2.14.   Перевернену відкриту колбу нагріли, закрили корком й опустили в відро з водою. Коли корок вийняли, вода заповнила 25% об’єму колби. До якої температури було нагріто колбу, якщо температура води в відрі 20 °С?

2.15.Після збільшення абсолютної температури в 1,2 раза об’єм газу збільшився на 0,6 л при постійному тиску. Знайдіть початковий об’єм газу.

2.16.Чи змінювався тиск газу, що знаходиться в непроникній еластич­ній оболонці, якщо при нагріванні газу від 250 К до 500 К його об’єм зріс у 1,5 раза?

2.17.Космічний корабель, стартувавши із Землі, вийшов на нав­колоземну орбіту. Як змінився тиск повітря в герметично закри­тому відсіку? Температура у відсіку не змінилася.

2.18.Чому балон із будь-яким стисненим газом становить велику небезпеку при пожежі?

2.19.Після підвищення температури на 9 К тиск газу в закритому балоні збільшився на 3%. Якою була початкова температура?

2.20.Після збільшення абсолютної температури в 1,3 раза тиск газу в закритому балоні збільшився на 150 кПа. Яким був початковий тиск у балоні?

2.21.Коли літнє сонце нагріло балон із газом на 15 К, показання манометра на балоні збільшилося від 19 атм до 20 атм. Якою була початкова температура балона?

2.22.Манометр на балоні з газом при температурі 27 °С показував 5 атм. Коли балон винесли на вулицю, де температура дорівнює -23 °С, манометр показав 3,6 атм. Чи не відбувся за цей час витік газу з балона?

2.23.Газ знаходиться в сталевому балоні. Чи є тріщини в балоні, якщо при нагріванні від 100 К до 300 К тиск у балоні змінюється від 120 кПа до 340 кПа?

2.24.Пляшку закрили корком, площа перерізу якого дорівнює 2 см². Щоб витягти корок, потрібно прикласти силу 10 Н. До якої тем­ператури потрібно нагріти пляшку, щоб корок вилетів? Початкова температура повітря в пляшці дорівнює 20 °С.

2.25.При надуванні щік і тиск, і об’єм повітря в роті зростають, а температура залишається незмінною. Чи не суперечить це закону Бойля-Маріотта?

2.26.При ізотермічному стисканні об’єм газу зменшився на 5 л, а тиск збільшився в 3 рази. Яким був початковий об’єм газу?

2.27.Щиі Спливаюча зі дна озера бульбашка повітря поблизу поверхні води має діаметр 0 = 2 мм. На якій глибині Л діаметр бульбашки сі був 1,5 мм? Зміну температури води з глибиною не враховуйте.

2.28.Щоб підводний човен сплив, потрібно за допомогою стисне­ного повітря витиснути з баластових цистерн 1 т морської води. З якої найбільшої глибини може спливати човен, маючи в запасі шість балонів стисненого повітря об’ємом по ЗО л? Тиск стисне­ного повітря 7 МПа.

2.29.Чи змінювалася температура газу при стисканні, якщо при зменшенні об’єму в 2 рази тиск зріс від 120 кПа до 260 кПа?

2.30.Об’єм газу зменшили в 1,5 раза, у результаті чого абсолютна тем­пература збільшилася на 20%, а тиск — на 320 кПа. Яким був початковий тиск газу?

2.31.ЕЯ   Два балони, що мають об’єми 6 л і 14 л, містять гази при однаковій температурі при тисках відповідно 8 МПа і 5 МПа. Балони з’єднано трубкою з краном. Який тиск установиться в ба­лонах, якщо відкрити кран? Температура не змінюється, гази в хімічну реакцію не вступають.

2.32.Компресор нагнітає повітря в резервуар ємністю 50 л, захоплю­ючи за кожний цикл роботи об’єм повітря 2 л. Початковий тиск у резервуарі дорівнює атмосферному. Який тиск установиться в ре­зервуарі після 100 циклів роботи компресора? Вважайте, що тем­пература повітря при стисканні не змінюється.

2.33.   Поршневим повітряним насосом об’ємом V = 2 л відкачують повітря з балона об’ємом У₀ = 50 л. Який тиск у балоні після N = 100 коливань поршня насоса, якщо початковий тиск дорівнює атмосферному? Температуру можна вважати незмінною.

2.34.При температурі -23 °С тиск газу в балоні дорівнює 1,8 МПа. Якщо тиск у балоні перевищує 2 МПа, автоматичний клапан від­кривається й випускає частину газу. Скільки відсотків газу вийде з балона, якщо температура в приміщенні підніметься до 27 °С?

2.35.З автомобільної шини через невеликий отвір витікає повітря. На скільки підвищилася температура шини під час руху автомобіля, якщо після витікання 10% повітря тиск у шині не змінився? Початкова температура дорівнює 10 °С.

2.36.         ИН Побудуйте графіки процесу, що відбувається з ідеальним газом (див. рисунок), у координатах V, Т і р, V. Маса газу незмінна.

2.37.  Побудуйте графіки процесу, що відбувається з ідеальним газом (див. рисунок), у координатах р, V і р, Т. Маса газу незмінна.

2.38.  Побудуйте графіки процесу, що відбувається з ідеальним газом (див. рисунок), у координатах р, Т і V, Т. Маса газу незмінна. Ділянка графіка 3-4 відповідає ізотермічному процесу.

2.39.  Порівняйте об’єм даної маси ідеального газу в станах 1 і 2 (див, рисунок).

2.40.         ЕЯ    Як змінювався тиск ідеального газу в ході процесу, графік якого зображено на рисунку? Укажіть точки на графіку, що від­повідають найбільшому та найменшому тиску.

2.41.  В яких станах температура газу при циклічному процесі (див. ри­сунок) максимальна? Мінімальна? У скільки разів відрізняється максимальна температура від мінімальної?

2.42.  На скільки зміниться маса повітря в кімнаті, якщо в результаті несправності опалювальної системи температура в кімнаті по­низиться від 20 °С до 7 °С? Об’єм кімнати дорівнює 60 м³.

2.43.  У скільки разів відрізняється густина вуглекислого газу (С0₂) від густини азоту (N2), якщо гази знаходяться при однакових умовах?

2.44.  Знайдіть іустнну атмосфери Юпітера на тому рівні, де тиск дорівнює 100 кПа. Вважайте, що атмосфера цілком складається з водню (Н₂), а її температура 150 К.

2.45.  У паровому котлі об’ємом 2 м³ знаходиться водяна пара при тем­пературі 200 °С і тиску 1 МПа. Яка маса цієї пари?

2.46.  Горизонтальний циліндр довжиною 1 м розділений двома порш­нями на три секції. З циліндра відкачують повітря і вводять у сек­ції відповідно 8 г водню, 4 г гелії і 80 г метану. Якими будуть дов­жини секцій після встановлення рівноваги?

2.47.          ЕЯ      Щоб повітряна куля могла підняти Вінні-Пуха, об’єм кулі має бути не менше V - 25 м³. Яка маса т Вінні-Пуха, якщо по­вітряну кулю наповнено повітрям при температурі £ і = 30 °С, а температура зовнішнього повітря £₀ = 7 °С? Тиск повітря усере­дині кулі вважайте рівним атмосферному; масою оболонки повіт­ряної кулі можна знехтувати.

2.48.  У скільки разів зміниться піднімальна сила повітряної кулі, якщо гелій, що її наповняє, замінити воднем? Вагою оболонки кулі можна знехтувати.

2.49.  При якому тиску пари в паро­вому котлі клапан А (див. ри­сунок) відкриється? Площа от­вору клапана Я = 2 см², маса підвішеної до важеля клапана гирі т- 2 кг, зазначені на ри­сунку відрізки важеля а - 15 см і Ъ = 3 см.

2.50.  Горизонтальний циліндр довжиною 20 см розділений закріп­леним тонким поршнем навпіл. Ліворуч від поршня тиск газу до­рівнює 400 кПа, праворуч — 100 кПа. Куди і на скільки посуне­ться поршень, якщо його відпустити?

2.51 .[«а Відкриту з двох кінців вертикальну скляну трубку довжиною Ь - 50 см наполовину занурюють у ртуть. Потім трубку закри­вають зверху і виймають. Яка довжина І стовпчика ртуті, що зали­шиться в трубці? Атмосферний тиск дорівнює 750 мм рт. ст.

2.52. У балон об’ємом 8 л налили 10 г води. Потім балон герметично закрили й нагріли від 20 °С до 180 °С. Уся вода випарувалася. Який тиск установився усередині балона?

2.53. Яку густину має при тиску 200 кПа і температурі 17 °С суміш, 10% маси якої складає кисень, а 90% — гелій?

2.54.3           Як змінювалася температура ідеального газу в процесі, гра­фік якого зображено на рисунку? Укажіть точку графіка, що від­повідає максимальній температурі. У скільки разів максимальна температура перевищує мінімальну?

2.55.3           За допомогою показаної на рисунку установки можна ви­міряти атмосферний тиск. Для цього поршень ро|міщають посере­дині циліндра, отвір у дні циліндра закривають пальцем і вимірю­ють за допомогою динамометру силу Р. яку потрібно прикласти до поршня для його повільного переміщення на чверть довжини циліндра. Вранці ця сила дорівнювала 20 Н, а ввечері 19,4 Н. Яким був атмосферний тиск вранці і ввечері? Площа поршня в = 6 см2. 2.56.   Посередині відкритої горизонтальної трубки поміщають пор­шень, що може рухатися без тертя. Трубку закривають з обох кін­ців і розташовують вертикально. Після встановлення рівноваги поршень поділяє трубку в відношенні 2:1. Потім дослід повторю­ють, збільшивши масу поршня вдвічі. В якому відношенні пор­шень тепер поділяє трубку? 2.57.   Посередині відкритої з обох кінців горизонтальної скляної трубки довжиною 87 см знаходиться стовпчик ртуті довжиною 15 см. Закривши один з отворів трубки, її розташовують вертикально, закритим кінцем униз. Знайдіть атмосферний тиск, якщо стовпчик ртуті перемістився відносно трубки на 6 см. 2.58.   На скільки перемістився б стовпчик ртуті відносно трубки (див. попередню задачу), якби трубку розташували вертикально: а) за­критим кінцем вгору; б) попередньо закривши обидва отвори трубки?