Każdy chce umieć, nie każdy chce się uczyć
  Strona główna    Ruch    Siły    Energia    Prąd   Atom 

Bez znajomości fizyki można dobrze życ, ale co tracimy?

Co wpisać do wyszukiwarki?
zachowanie, pęd, energia, fotoelektryczne, atom, kinematyka, mechanika, dynamika, elektromagnetyzm, optyka, termodynamika, elektryczność

Twoja wyszukiwarka
Uczeń, jak każdy człowiek, chce umieć coś zrobić samodzielnie
Spisy zadań

Rozwiązane zadania z fizyki szkolnej - gimnazjum i szkoły ponadgimnazjalne (licea i technika)

357. Prawo Gay-Lussaca. Równanie stanu gazu doskonałego.

W przemianie izobarycznej pewnej ilości gazu wykonana została praca W.
Jak zmieniła się energia wewnętrzna tego gazu?
Ile ciepła przepłynęło między gazem a otoczeniem?

Pojęcia wykorzystywane w zadaniach z termodynamiki



Termodynamika.

Gaz doskonały.

Przemiany gazowe.

Przemiana izobaryczna.

Prawo Gay-Lussaca.

Równanie stanu gazu doskonałego - równanie Clapeyrona.

Równanie Clapeyrona.

Temperatura gazu T.

Ciśnienie gazu p.

Objętość gazu V.

Stała gazowa R.

Energia wewnętrzna gazu doskonałego U.

Cieplny przepływ energii.

Praca sił zewnętrznych W.

Praca wykonana przez gaz W.

Zasada zachowania energii.

Pierwsza zasada termodynamiki.

Zadanie


W przemianie izobarycznej pewnej ilości gazu wykonana została praca W.

Jak zmieniła się energia wewnętrzna tego gazu?

Ile ciepła przepłynęło między gazem a otoczeniem?

Rozwiązanie


Stan gazu o danej masie opisują trzy wielkości - temperatura (w skali Kelwina), ciśnienie i objętość.

W przemianach gazu doskonałego zakładamy, że nie ma innych ciał uczestniczących w przemianie oprócz gazu i otoczenia.

Zbiornik gazu utożsamiamy z otoczeniem, ale własności zbiornika nie wpływają na przebieg zjawiska.

W przemianie izobarycznej stałe jest ciśnienie, a zmienia się temperatura i objętość gazu. Zależność między temperaturą i objętością opisuje prawo Gay-Lussaca.

Mówi ono, że w przemianie izobarycznej iloraz objętości i temperatury jest wielkością stałą.

Wartość stałej w prawie Gay-Lussaca można obliczyć również z prawa stanu gazu doskonałego czyli z równania Clapeyrona.

Zadanie 1


W przemianie izobarycznej pewnej ilości gazu wykonana została praca W.

Jak zmieniła się energia wewnętrzna tego gazu?
Ile ciepła przepłynęło między gazem a otoczeniem?

Jeśli mówimy o wykonaniu pracy w przemianie izobarycznej, to musimy określić jakie siły wykonały pracę.

Jeśli gaz uległ sprężeniu (objętość gazu zmniejszyła się), to pracę wykonały siły zewnętrzne. Pracy przypiszemy wtedy wartość dodatnią.

Jeśli pracę wykonał gaz, to gaz rozprężył się (zwiększył swoją objętość). Praca jest teraz ujemna (zmniejsza energię układu - gazu).

Umowa ogólna - energia dopływająca do gazu ma wartość dodatnią, energia odpływająca z gazu ma wartość ujemną. Inaczej energia powiększająca energię gazu jest dodatnia, energia pomniejszająca energię gazu jest ujemna.

Rozpatrzymy przypadek sprężania gazu - objętość gazu maleje, pracę wykonują siły zewnętrzne.

1. Własności przemiany izobarycznej - sprężanie gazu pod stałym ciśnieniem.


(95kB) 1. Własności przemiany izobarycznej - sprężanie gazu pod stałym ciśnieniem.


2. Energia w przemianie izobarycznej - podczas sprężania gazu pod stałym ciśnieniem.



(96kB)  2. Energia w przemianie izobarycznej - podczas sprężania gazu pod stałym ciśnieniem.


3. Zmiany energii w przemianie izobarycznej - podczas sprężania gazu pod stałym ciśnieniem.



(81kB) 3. Zmiany energii w przemianie izobarycznej - podczas sprężania gazu pod stałym ciśnieniem


Przy izobarycznym sprężaniu gazu obniżyła się energia wewnętrzna gazu, czyli nastąpił odpływ energii w procesie cieplnego przepływu.

Z gazu odpłynęła część posiadanej przez gaz energii wewnętrznej i wykonana przez siły zewnętrzne praca.

Ściskanie gazu oznacza więc ogrzewanie otoczenia.

Zadanie 2.


Drugi przypadek - pracę wykonuje gaz (praca sił zewnętrznych jest ujemna).
Gaz w trakcie przemiany izobarycznej wykonał pracę W.

Jaka jest zmiana energii wewnętrznej gazu?
Jaka energia przepłynęła między gazem i otoczeniem w procesie cieplnego przepływu w trakcie tej przemiany izobarycznej?

Rozprężanie gazu oznacza wzrost jego objętości. Gaz musi wykonać pracę przeciwko siłom zewnętrznym. Oznacza to, że z gazu odpłynie energia równa wykonanej przez gaz pracy.


4. Własności przemiany izobarycznej - proces rozprężania gazu pod stałym ciśnieniem.



(96kB) 4.  Własności przemiany izobarycznej - proces rozprężania gazu pod stałym ciśnieniem.


5. Przemiana izobaryczna - energia w procesie rozprężania izobarycznego.



(97kB) 5. Przemiana izobaryczna - energia w procesie rozprężania izobarycznego.

6. Zmiany energii wewnętrznej w izobarycznym rozprężaniu.



(89kB) 6. Zmiany energii wewnętrznej w izobarycznym rozprężaniu.


Rozprężanie gazu nastąpiło więc w wyniku jego ogrzewania. Część dostarczonej z otoczenia energii "powróciła" do otoczenia.

Pomijamy analizę tego procesu w zadaniu. W realnych zastosowaniach trzeba jednak uwzględnić efekty wywołane w otoczeniu przez dopływającą do niego energię (pracę wykonaną przez gaz).

W wyniku ogrzewania gazu pod stałym ciśnieniem nastąpiło powiększenie objętości zajmowanej przez gaz.

Realny zbiornik musiał powiększyć swoją objętość. A powiększenie objętości (przesunięcie ściany zbiornika) wymaga energii - trzeba wykonać pracę.

Wzory z fizyki = wzory potrzebne do rozwiązywania zadań

Budowa atomu - Ile jest elektronów, nukleonów, protonów w atomie konkretnego pierwiastka?

Praca mechaniczna stałej siły - przykłady obliczeń.

Energia mechaniczna ciała - przykłady wykorzystania zasady zachowania

Energia kinetyczna ciała - przykłady obliczeń

Przykłady obliczania siły dośrodkowej. Zestawy przykładów uwzględniające różne wartości masy ciał, prędkości ruchu po okręgu i promienia tego okręgu.

Satelita geostacjonarny - jakie warunki musi spełniać satelita, by był stale nad tym samym punktem Ziemi?

Energia potencjalna grawitacyjna w jednorodnym polu grawitacyjnym

Obliczenie masy Słońca Jak zmierzyć masę Słońca? Jakie dane są do tego potrzebne?

Przemiana adiabatyczna gazu doskonałego

Pierwsza prędkość kosmiczna dla Ziemi. Z jaką prędkością porusza się sztuczny satelita Ziemi?

Obliczenie granicznej długości fali świetlnej wywołującej zjawisko fotoelektryczne w cezie.

Rozwiązane zadania z kinematyki

Rozwiązane zadania z fizyki szkolnej - gimnazjum i szkoły ponadgimnazjalne (licea i technika)

Wielkości opisujące ruch ciała - przykłady obliczania - przemieszczenie ciała - wektor zmiany położenia ciała.

Obliczanie szybkości średniej ruchu ciała.

Pocisk o masie m grzęźnie w desce po przebyciu odległości d. Przed uderzeniem w deskę pocisk poruszał się prostopadle do deski z prędkością v. Obliczyć siłę F działającą na pocisk w desce. Przyjąć odpowiednie założenia.

Rozwiązanie

Dwa ciała o różnych masach poruszają się z takim samym przyspieszeniem. Ciało m2 ma masę 3 razy większą niż ciało m1. Siła działająca na ciało m2 jest równa 12 N. Jaka siła działa na ciało m1? Warunek - nie obliczać wartości przyspieszenia.

 2013-05-03



Co wpisać do wyszukiwarki?
zachowanie, pęd, energia, fotoelektryczne, atom, kinematyka, mechanika, dynamika, elektromagnetyzm, optyka, termodynamika, elektryczność

Twoja wyszukiwarka

Pomoc z matematyki

Rozwiązane zadania i przykłady z matematyki


Pomoc z historii

Co było powodem olbrzymiego rozkwitu Grecji?


kontakt