Zadanie: Matura CKE Maj 2013 (Fizyka Rozszerzona)

Question

Zadanie 3. Gaz doskonały (9 pkt)
Gazy rzeczywiste w pewnym zakresie parametrów można traktować jak gaz doskonały (idealny). Temperatura gazu doskonałego $T$ jest proporcjonalna do średniej energii kinetycznej ruchu postępowego jego cząsteczek. Dla gazu doskonałego spełnione jest równanie Clapeyrona. Pytanie 1: Zadanie 3.1 (1 pkt)
Uzupełnij zdania, podkreślając poprawne stwierdzenia, tak aby opisywały gaz według modelu gazu doskonałego.
1. Rozmiary cząsteczek i zajmowaną przez nie objętość [wybor1].
2. Cząsteczki gazu oddziałują ze sobą [wybor2].
3. Zderzenia cząsteczek ze sobą i ściankami naczynia są [wybor3]. Pytanie 2: Zadanie 3.2 (1 pkt)
Powietrze jest mieszaniną gazów, m.in. tlenu $	ext{O}_2$ (masa molowa $32\ 	ext{g/mol}$), azotu $	ext{N}_2$ (masa molowa $28\ 	ext{g/mol}$) i argonu $	ext{Ar}$ (masa molowa $40\ 	ext{g/mol}$). Określ zależność między średnimi prędkościami tych cząsteczek, wpisując w lukach znaki wybrane spośród =, > i <.
Przez średnią prędkość rozumiemy tu średnią wartość wektora prędkości.
$v_{	ext{argonu}}$ [wybor1] $v_{	ext{tlenu}}$ [wybor2] $v_{	ext{azotu}}$ Pytanie 3: Zadanie 3.3 (1 pkt)

[img1]
Podane wyżej wykresy przedstawiają tzw. rozkład Maxwella.
Na osi pionowej odłożono liczbę cząsteczek gazu, których wartości prędkości leżą w przedziale od $v$ do $v + \Delta v$, dla szerokości przedziału $\Delta v$ równej $1\ 	ext{m/s}$. Wykresy wykonano dla jednego miliona cząsteczek gazu o temperaturze $T_1$ i o temperaturze $T_2$.
Podaj, która z temperatur $T_1$ i $T_2$ jest wyższa. Uzasadnij odpowiedź.
[odp_otwarta1] Pytanie 4: Zadanie 3.4 (2 pkt)
Jeden mol gazu doskonałego o temperaturze początkowej $t_1 = 27\ ^\circ	ext{C}$ i ciśnieniu początkowym $p_1 = 1000\ 	ext{hPa}$ ogrzano izobarycznie o $300\ ^\circ	ext{C}$, a następnie izochorycznie o kolejne $300\ ^\circ	ext{C}$.
Oblicz końcowe ciśnienie gazu $p_3$.
[odp_otwarta1] Pytanie 5: Zadanie 3.5 (2 pkt)
Korzystając z równania van der Waalsa, oblicz ciśnienie 1 mola dwutlenku węgla o temperaturze $300\ 	ext{K}$, zamkniętego w zbiorniku o objętości $2\ 	ext{dm}^3$.
[odp_otwarta1] Pytanie 6: Zadanie 3.6 (2 pkt)
Przyjmijmy, że gaz stosuje się do modelu gazu doskonałego, gdy ciśnienie gazu obliczone z równania Clapeyrona nie różni się od ciśnienia rzeczywistego o więcej niż 10%. Dla 1 mola pewnego gazu rzeczywistego o temperaturze $300\ 	ext{K}$ zamkniętego w zbiorniku o objętości $2\ 	ext{dm}^3$ ciśnienie jest równe $1,15\ 	ext{MPa}$. Wykonaj niezbędne obliczenia i ustal, czy ten gaz może być traktowany jak gaz doskonały.
[odp_otwarta1]

Instytut Maturalny · Accepted Answer

Odpowiedź 1: pomijamy, tylko podczas zderzeń, sprężyste Odpowiedź 2: $v_{	ext{argonu}} < v_{	ext{tlenu}} < v_{	ext{azotu}}$ Odpowiedź 3: Temperatura $T_{2}$ jest wyższa. Odpowiedź 4: $1500	ext{ hPa}$ Odpowiedź 5: $1,18	ext{ MPa}$ Odpowiedź 6: Gaz może być uznany za doskonały.

Zobacz również podobne zadania

Chcesz zobaczyć więcej rozwiązań z przedmiotu Fizyka Rozszerzona?