Номер 2, страница 9 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 1. Газовые законы. Параграф 2. Изотермический процесс. Закон Бойля — Мариотта. Вопросы - номер 2, страница 9.

Условие.

2. Назовите основные части экспериментальной установки, с помощью которой можно убедиться в справедливости закона Бойля — Мариотта.

Решение.

2. Решение

Закон Бойля — Мариотта устанавливает связь между давлением и объемом газа при постоянной температуре ($T = \text{const}$) и неизменной массе ($m = \text{const}$). Согласно этому закону, произведение давления газа на его объем есть величина постоянная: $p V = \text{const}$. Для экспериментальной проверки этого соотношения необходима установка, которая позволяет измерять давление и объем некоторой порции газа, поддерживая при этом его температуру неизменной.

Основными частями такой экспериментальной установки являются:

1. Герметичный сосуд с возможностью изменения объема. Это может быть, например, толстостенная стеклянная трубка, запаянная с одного конца и содержащая столб воздуха, запертый столбиком ртути. Или же более современный вариант — цилиндр с поршнем и нанесенной на него шкалой для определения объема газа.

2. Прибор для измерения давления. В установке с трубкой и ртутью давление можно рассчитать, измеряя высоту столба ртути и учитывая атмосферное давление. В установке с поршнем используется манометр, подключенный к сосуду.

3. Прибор для контроля температуры. Для соблюдения условия изотермичности процесса необходим термометр. Чтобы температура газа оставалась постоянной, процесс изменения объема должен происходить очень медленно, чтобы газ успевал обмениваться теплотой с окружающей средой. Для большей точности всю рабочую часть установки можно поместить в водяную баню (термостат) с постоянной температурой.

Ответ: Основные части экспериментальной установки для проверки закона Бойля — Мариотта: 1) герметичный сосуд переменного объема со шкалой (например, цилиндр с поршнем); 2) манометр для измерения давления; 3) термометр для контроля постоянства температуры.

3. Решение

Идеальный газ — это физическая модель, используемая для описания поведения газов. Она основана на следующих допущениях:

1. Молекулы газа представляют собой материальные точки, собственный объем которых пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда.

2. Между молекулами газа нет сил притяжения или отталкивания на расстоянии. Взаимодействие происходит только в моменты их столкновений друг с другом и со стенками сосуда, причем эти столкновения являются абсолютно упругими.

В реальности абсолютно идеальных газов не существует. Однако любой реальный газ ведет себя подобно идеальному, если он достаточно разрежен. Условия, при которых реальный газ можно считать идеальным, — это достаточно высокие температуры и низкие давления. При таких условиях среднее расстояние между молекулами велико, поэтому их размерами и силами взаимодействия можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией.

Таким образом, для решения многих задач термодинамики газы, такие как воздух (смесь азота и кислорода), водород, гелий, неон и другие, при условиях, не сильно отличающихся от нормальных (атмосферное давление, комнатная температура), с хорошей точностью можно считать идеальными.

Ответ: В термодинамике идеальным можно считать любой реальный газ, находящийся при достаточно низком давлении и высокой температуре, то есть в сильно разреженном состоянии. В таких условиях поведение реального газа хорошо описывается моделью идеального газа.