المپياد جهاني فيزيك
 برندگان مسابقه‌ي المپياد فيزيك
 
 خواص هليم (مسابقه‌ي شماره‌ي 102)
خواص هليم (مسابقه‌ي شماره‌ي 102)مسابقه فيزيك
فشار و دماي هليم به عنوان گاز ايده‌آل...سؤال همراه با جواب
خواص هليم









سؤال
هليم به آرامي به صورت خطي در يك مخزن با حجم 4 برابر حجم اوليه‌اش منبسط مي‌شود. دما در يك اتاق به 22 درجه‌ي سلسيوس و فشار يك اتمسفر مي‌رسد.

الف. فشار نهايي را بدست آوريد.

ب. دماي نهايي را بدست آوريد.

توجه كنيد كه هليم مثل گاز ايده‌آل عمل مي‌كند.

راهنمايي: وقتي فرايندي خطي باشد از رابطه‌ي PV?=constant .

به خاطر داشته باشيد كه هليم گازي ايده‌آل است كه با استفاده از آن مي توان دماي نهايي را بدست آورد.


جواب


بخش الف.

قبل از شروع روند رياضي مسأله تبديل واحد انجام مي‌دهيم و دما و فشار را برحسب SI بدست مي‌آوريم:


رابطه‌ي (1)

وقتي فرايند قطري بازگشت‌پذير باشد، از اين معادله استفاده مي‌كنيم:


رابطه‌ي (2)

از اين‌ معادله مي‌دانيم كه حالت‌هاي اوليه و نهايي به اين صورت در مي‌آيند:


رابطه‌ي (3)

حال فقط كافيس اعداد را در فرمولي كه بدست آورديم قرار دهيم: فشار اوليه، حجم نهايي كه 4 برابر حجم اوليه است و گاما كه 1.67 است:

رابطه‌ي (4)

بخش ب.

حالا حالت اوليه و نهايي فشار و دما و نسبت حجم اوليه به نهايي را مي‌دانيم. وقتي هليم را به ‌صورت گاز ايده‌ال (كه تقريب بسيار خوبي هم هست) در نظر مي‌گيريم، مي‌توانيم معادله‌ي حالت را براي گاز ايده‌آل بدست بياوريم تا دماي نهايي را نتيجه دهد.
از معادله‌ي حالت شروع مي‌كنيم. دو معادله براي حالت‌هاي اوليه و نهايي بدست مي‌آوريم.


رابطه‌ي (5)

وقتي تعداد مول تغيير نكند، و R ثابت باشد، مجهول را به اين صورت بدست مي‌آوريم:


رابطه‌ي (6)

حالا معادله‌ي آخر را براي دماي نهايي استفاده مي‌كنيم:


رابطه‌ي (7)

1388/1/10لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  3301
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  3301