Два газа в цилиндре с поршнем или перегородкой (окончание)

19. Теплоизолированный сосуд разделён пористой перегородкой на две равные части. В начальный момент в левой части сосуда находится 2 моль гелия, а в правой — 1 моль аргона. Начальная температура гелия 300 К, а начальная температура аргона 600 К. Атомы гелия могут свободно проникать через поры в перегородке, а атомы аргона не могут.

а) Имеет ли значение, проводит перегородка тепло или нет?

б) Атомы какого газа в начальный момент обладают большей средней кинетической энергией? Во сколько раз большей?

в) Внутренняя энергия какого газа в начальный момент больше? Во сколько раз больше?

г) Объясните, почему средние кинетические энергии атомов различных газов равны после достижения теплового равновесия.

д) Какая температура будет в сосуде при тепловом равновесии?

е) Во сколько раз средняя кинетическая энергия атомов гелия при тепловом равновесии будет больше их средней кинетической энергии в начальном состоянии?

ж) Как изменится давление гелия в левой части сосуда по сравнению с начальным после установления равновесия?

з) Как изменится давление аргона по сравнению с начальным после установления равновесия?

и) Давление в какой части сосуда будет больше после установления равновесия? Во сколько раз больше?

Цилиндр расположен вертикально

Если цилиндр расположен вертикально (рис. 46.5), то надо учитывать вес поршня, который давит на газ, находящийся в нижней части цилиндра. Из- за этого давление в нижней части цилиндра больше, чем в верхней. Рассмотрим пример.

Рис. 46.5

20. Вертикально расположенный цилиндрический сосуд высотой l разделён подвижным поршнем на две части. В верхней части высотой l_в находится ν молей гелия, а в нижней части высотой l_н — столько же молей водорода. Температура газов остаётся всё время равной Т. Масса поршня m, площадь S, толщиной поршня можно пренебречь по сравнению с высотой сосуда.

а) Выразите давление в каждой части сосуда через другие величины. Имеет ли для этого значение вид газа в частях сосуда?

б) Напишите уравнение, связывающее давления газов в каждой части сосуда с массой поршня и его площадью.

в) Чему равна масса поршня, если l = 50 см, ν = 0,22 моль, T = 361 К, l_в = 30 см?

Подсказка. Воспользуйтесь уравнением состояния идеального газа.

<<< К началу