Качественная задача (объяснение физических процессов и свойств тел) · 66 заданий
- Задание №19№19
На одну чашу весов поставили блюдце с горячей водой, а на другую – уравновешивающие её гири. Сохранится ли с течением времени это равновесие? Ответ по…
Испарение, конденсация, кипение
- Задание №19№19
К невесомой нити (см. рисунок) подвешен груз А . К нему на пружине прикрепляют груз В и затем нить пережигают. Какой из грузов в начале падения имеет…
Второй закон Ньютона
- Задание №19№19
Колбу с жидкостью поместили в сосуд с водой (см. рисунок), при этом наблюдали повышение уровня жидкости в трубке. Сравните первоначальные температуры…
Тепловое расширение и сжатие
- Задание №19№19
Два ученика одновременно измеряли атмосферное давление с помощью барометра: один – находясь в школьном дворе под открытым небом, другой – в кабинете ф…
Давление
- Задание №19№19
Капля маслянистой жидкости попадает на поверхность воды и растекается, образуя тонкую плёнку. Обязательно ли эта плёнка закроет всю поверхность воды?…
Основные положения МКТ
- Задание №19№19
Два спиртовых термометра – большой и маленький – сделаны из одинакового материала. Большой термометр значительно тяжелее и содержит, соответственно, б…
Уравнение теплового баланса
- Задание №19№19
В два одинаковых стакана налита вода до одной высоты. В один стакан опустили сплошной стальной брусок, а в другой – сплошной медный брусок той же масс…
Закон Архимеда. Плавание тел
- Задание №19№19
Для того чтобы стеклянный стакан не треснул, какую ложку (деревянную или металлическую) следует в него опустить, прежде чем налить кипяток? Ответ пояс…
Виды теплопередачи
- Задание №19№19
Каким образом легче резать картон с помощью ножниц: помещая картон у кончиков лезвий или ближе к их середине? Ответ поясните.
Простые механизмы. Рычаг. КПД
- Задание №19№19
В сосуде с водой находятся три бруска, которые в равновесии располагаются так, как показано на рисунке. Бруски сделаны из разных материалов, но имеют…
Закон Архимеда. Плавание тел
- Задание №19№19
Стёкла окон дома или его стены в лучах солнечного света кажутся более тёмными? Ответ поясните.
Отражение света
- Задание №19№19
Колбу с газом соединили с U-образным жидкостным манометром (рис. 1). После того как колбу опустили в сосуд с водой, показания манометра изменились (ри…
Внутренняя энергия
Колбу с газом соединили с U-образным жидкостным манометром (рис. 1). После того как колбу опустили в сосуд с водой, показания манометра изменились (рис. 2).
Рис. 1
Рис. 2
Изменилась ли, и если изменилась, то как внутренняя энергия газа в колбе? Ответ поясните.
Решение
Решение.
Для ответа на вопрос проанализируем физические процессы, происходящие в системе, по шагам:
1. Анализ показаний манометра:
На рисунке 1 уровни жидкости в обоих коленах U-образного манометра находятся на одной горизонтальной линии. Это означает, что давление газа в колбе равно атмосферному давлению.
На рисунке 2, после того как колбу опустили в сосуд с водой, уровень жидкости в правом (открытом) колене манометра стал выше, чем в левом (соединенном с колбой). Это свидетельствует о том, что давление газа в колбе увеличилось и стало больше атмосферного.
2. Связь давления и температуры:
Объем колбы является постоянным (V=const). Согласно закону Шарля для постоянной массы газа, при неизменном объеме давление газа прямо пропорционально его абсолютной температуре (P∼T). Так как давление газа в колбе увеличилось, следовательно, увеличилась и его температура. Это произошло в результате теплообмена между газом в колбе и более теплой водой в сосуде.
3. Изменение внутренней энергии:
Внутренняя энергия идеального газа (U) зависит только от его абсолютной температуры (T). Формула внутренней энергии: U=2i⋅MmRT, где i — число степеней свободы молекул, m — масса газа, M — молярная масса, R — универсальная газовая постоянная.
Так как температура газа T увеличилась, то и внутренняя энергия газа U также увеличилась.
Вывод: Внутренняя энергия газа увеличилась, так как увеличилась его температура, о чем свидетельствует рост давления газа в колбе при неизменном объеме.
Ответ: Внутренняя энергия газа увеличилась.
Источник: ФИПИ