Задачи по механике: Метеорологический зонд, столбик ртути, открытый цилиндрический сосуд
124
2. Метеорологический зонд общей массой 20 кг удерживается на поверхности Земли силой 1 кН. Затем зонд отпускают, он поднимается вверх и остаётся на такой высоте, где его объём увеличивается в 2 раза. Температура, измеренная зондом на этой высоте, равна —43 °С. Определите давление на этой высоте, если давление на поверхности Земли равно 105 Па, а температура равна +17 °С. Ответ: р≈ 6,6 кПа
3. В горизонтальной трубке постоянного сечения, запаянной с одного конца, помещен столбик ртути длиной 15 см, который отделяет воздух в трубке от атмосферы. Трубку расположили вертикально запаянным концом вниз и нагрели на 60 К. При этом объем, занимаемый воздухом, не изменился. Давление атмосферы в лаборатории — 750 мм рт. ст. Какова температура воздуха в лаборатории? Ответ: 300К
4.
В камере, заполненной азотом, при температуре T0 = 300 К находится открытый цилиндрический сосуд (рис. 1). Высота сосуда L = 50 см. Сосуд плотно закрывают цилиндрической пробкой и охлаждают до температуры T1. В результате расстояние от дна сосуда до низа пробки становится h = 40 см (рис. 2). Затем сосуд нагревают до первоначальной температуры T0. Расстояние от дна сосуда до низа пробки при этой температуре становится H = 46 см (рис. 3). Чему равна температура T1? Величину силы трения между пробкой и стенками сосуда считать одинаковой при движении пробки вниз и вверх. Массой пробки пренебречь. Давление азота в камере во время эксперимента поддерживается постоянным. Ответ: 219К
5. В цилиндр объемом V=0,5м3 насосом закачивается воздух со скоростью υ=0,002кг/с. В верхнем торце цилиндра есть отверстие, закрытое предохранительным клапаном. Клапан удерживается в закрытом состоянии стержнем, который может свободно поворачиваться вокруг оси в точке А (см. рисунок). К свободному концу стержня подвешен груз массой 2 кг. Клапан открывается через 580 с работы насоса, если в начальный момент времени давление воздуха в цилиндре было равно атмосферному. Площадь закрытого клапаном отверстия S=5·10-4м2 расстояние АВ равно 0,1 м. Температура воздуха в цилиндре и снаружи не меняется и равна 300 К. Определите длину стержня, если его можно считать невесомым. Ответ: 0,5м
6. Процесс 1-2 с идеальным газом, изображенный надиаграмме, имеет вид прямой линии p(V), соединяющей две точки (1 и 2), лежащие на одной изотерме. Во сколько раз максимальная температура Тм в этом процессе превышает температуру Т0 на изотерме? Параметры точек 1 и 2 (давления и объемы) приведены на рисунке, n=5. Ответ: Тм/Т0=(1+n)2/4n=1,8
Резерв 25.07.2020
7. В вертикальном закрытом с обоих концов сосуде имеется тяжёлый подвижный поршень (см. рисунок), по обе стороны которого находятся одинаковые количества воздуха. В равновесном состоянии при температуре Т объём верхней части сосуда в 4 раза больше объёма нижней части. После того как сосуд с воздухом нагрели до 450 К, отношение объёмов верхней и нижней частей сосуда стало равно 3. Определите начальную температуру Т воздуха в сосуде. Трением между поршнем и стенками сосуда пренебречь.
2015г, Самара Досрочник, вариант 119
8. В вольфрамовом цилиндре под поршнем водорода, при атмосферном давлении и температуре 300К занимает объём 0,1л. При нагревании водорода в цилиндре при постоянном давлении часть молекул распадается согласно реакции Н2 ↔Н + Н, причём процент α распавшихся молекул увеличивается с ростом температуры Т, как показано на рисунке (α - отношение числа распавшихся молекул к первоначальному числу молекул, в процентах). Какой объём занимает газ в цилиндре при температуре 3000К? Ответ: V2 =1,15л
Досрочник, вариант 123
9. В вольфрамовом цилиндре под поршнем находится смесь азота и диоксида углерода, которая при атмосферном давлении и температуре 300К занимает объём 0,1л. При нагревании диоксида углерода в цилиндре при постоянном давлении часть молекул распадается согласно реакции 2СО2 ↔2СО + О2, причём процент α распавшихся молекул увеличивается с ростом температуры Т, как показано на рисунке (α - отношение числа распавшихся молекул к первоначальному числу молекул, выраженное в процентах). Молекулы азота не распадаются при таких температурах. Какой объём будет занимать газ в цилиндре при температуре 3000 К и атмосферном давлении, если вначале концентрация молекул азота и диоксида углерода была одинакова? Ответ: V2 =1,125л