Фізи́чне я́вище — явище, при якому не відбувається перетворень одних речовин в інші.
До фізичних явищ належать: зміна агрегатного стану речовини (плавлення, кипіння, кристалізація), утворення звуку (при вибуху), виділення теплоти, поява світла.
Наприклад, при кипінні води відбувається зміна агрегатного стану води (із рідкого в газоподібний), тому кипіння води є фізичним явищем. При скисанні молока відбувається біохімічний процес перетворення лактози за до бактерій у молочну кислоту, тому скисання молока є хімічним явищем. При горінні свічки відбувається процес взаємодії парафіну (хімічна речовина, з якої виготовляють свічки) з киснем, тому горіння свічки належить до хімічних явищ. В той же час відбувається виділення тепла і світла (фізичне явище). Горіння (світіння) лампочки є переважно фізичним явищем.
Для решения этой задачи мы можем использовать уравнение состояния идеального газа:
PV = nRT
где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.
Начнем с расчета начального количества вещества в цилиндре. Используем уравнение состояния идеального газа:
PV = nRT
где P = 100 кПа, V = 1,8 л = 0,0018 м^3, R = 8,314 Дж/(моль⋅К), T = 47 °С = 320 К. Подставляем значения и решаем уравнение относительно n:
100 кПа * 0,0018 м^3 = n * 8,314 Дж/(моль⋅К) * 320 К
0,18 кДж = 2,6528 n (у нас получилось кДж, так как Дж и кДж можно отнести друг к другу как кг и г, а n это количество вещества в молях)
n ≈ 0,0680 моль
Теперь, когда у нас есть начальное количество вещества (n = 0,0680 моль), мы можем рассчитать давление рабочей смеси после сжатия. Для этого мы в again используем уравнение состояния идеального газа:
PV = nRT
где P - давление (которое нам и нужно найти), V - объем (0,3 л = 0,0003 м^3), n - количество вещества (0,0680 моль), R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль⋅К)), T - температура после сжатия (367 °С = 640 К).
P * 0,0003 м^3 = 0,0680 моль * 8,314 Дж/(моль⋅К) * 640 К
P ≈ 133,9 кПа
Таким образом, давление рабочей смеси после сжатия составит около 133,9 кПа.
Задача 2:
Для определения изменения внутренней энергии кислорода в данном процессе, мы можем использовать первый закон термодинамики, который утверждает, что изменение внутренней энергии равно сумме получаемого тепла и работы, совершенной газом.
Шаг 1: Найдем полученное тепло. Для этого воспользуемся формулой:
Q = m * c * ΔT,
где Q - количество получаемого тепла, m - масса газа, c - удельная теплоемкость газа, ΔT - изменение температуры.
Переведем массу кислорода в килограммы: 10 г = 0.01 кг.
Найдем изменение температуры: ΔT = Т2 - Т1, где Т2 - конечная температура, Т1 - начальная температура.
Так как дано, что газ нагревается при постоянном давлении, то это является процессом изобарного нагрева. Из уравнения состояния газа:
P * V = n * R * T,
где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.
Мы можем найти начальную и конечную температуру, используя эту формулу.
Давление П кислорода равно 3 • 105 Па. Найдем начальную температуру:
P1 * V1 = n * R * T1,
где P1 = 3 • 105 Па, V1 = 10 л = 0.01 м3, R = 8.31 Дж/(моль·К).
Определим количество вещества н:
n = m / M,
где m - масса газа, M - молярная масса газа. Для кислорода M = 32 г/моль.
Рассчитаем количество вещества:
n = 0.01 / 32 = 0.0003125 моль.
Изменение температуры: ΔT = T2 - T1 = 34.48276 - 1157407.407 ≈ -1157372.924 K.
Используя формулу Q = m * c * ΔT, найдем полученное тепло:
Q = 0.01 * c * -1157372.924.
Шаг 2: Найдем работу, совершенную газом. Процесс нагрева при постоянном давлении называется изобарным. Формула для расчета работы газа:
W = P * ΔV,
где W - работа газа, P - давление, ΔV - изменение объема газа.
Из условия задачи известно, что газ занимает объем 10 л после нагревания, поэтому изменение объема будет ΔV = V2 - V1 = 10 - 0.01 = 9.99 л = 0.00999 м3.
Подставим значения в формулу:
W = 3 • 105 * 0.00999 ≈ 2997 Дж.
Шаг 3: Определим изменение внутренней энергии:
ΔU = Q - W = 0.01 * c * -1157372.924 - 2997.
Таким образом, изменение внутренней энергии кислорода в данном процессе составляет около -1157385.914 Дж.
Задача 3:
Чтобы определить количество теплоты, получаемое рабочим телом за один цикл, нам необходимо знать КПД (коэффициент полезного действия) тепловой машины. КПД тепловой машины определяется по формуле:
η = W / Q1,
где η - КПД, W - работа, Q1 - получаемое тепло.
Если КПД тепловой машины равен 1 (или 100%), то работа, совершаемая тепловой машиной, равна получаемому теплу:
W = Q1 = 60 Дж.
Таким образом, количество теплоты, получаемое рабочим телом за один цикл, составляет 60 Дж.
Лабораторная работа "Измерение удельной теплоемкости твердого тела":
1. Вероятность получить наибольшую погрешность измерений будет на этапе измерения.
2. Для получения наиболее точных результатов измерений материалы калориметра должны обладать низкой теплопроводностью, чтобы минимизировать потери тепла. Калориметр должен быть хорошо изолирован, чтобы предотвратить влияние внешних тепловых источников на измерения.
3. Методика измерения удельной теплоемкости жидкости может включать следующие шаги:
a. Подготовка калориметра: обеспечить его чистоту и сухость.
b. Определение начальной температуры жидкости и калориметра.
c. Измерение массы жидкости и калориметра.
d. Перенос жидкости в калориметр и быстрое и тщательное перемешивание.
e. Измерение конечной температуры смеси жидкости и калориметра.
f. Расчет удельной теплоемкости жидкости с использованием формулы:
c = (m1 * c1 + m2 * c2) / (m1 * ΔT),
где c - удельная теплоемкость, m1 и m2 - массы жидкости и калориметра соответственно, c1 - удельная теплоемкость калориметра, ΔT - изменение температуры.
Точную методику измерения удельной теплоемкости жидкости можно подобрать исходя из доступных лабораторных условий и требований к точности измерений.
Фізи́чне я́вище — явище, при якому не відбувається перетворень одних речовин в інші.
До фізичних явищ належать: зміна агрегатного стану речовини (плавлення, кипіння, кристалізація), утворення звуку (при вибуху), виділення теплоти, поява світла.
Наприклад, при кипінні води відбувається зміна агрегатного стану води (із рідкого в газоподібний), тому кипіння води є фізичним явищем. При скисанні молока відбувається біохімічний процес перетворення лактози за до бактерій у молочну кислоту, тому скисання молока є хімічним явищем. При горінні свічки відбувається процес взаємодії парафіну (хімічна речовина, з якої виготовляють свічки) з киснем, тому горіння свічки належить до хімічних явищ. В той же час відбувається виділення тепла і світла (фізичне явище). Горіння (світіння) лампочки є переважно фізичним явищем.