42. Gázok állapotváltozásai 2.

Izochor állapotváltozás

Adott tömegű gáz:

• Térfogat állandó (V = állandó).

• Csak nyomás (p) és hőmérséklet (T) változik.

Tapasztalat

• Melegítés → nyomás nő

• Hűtés → nyomás csökken

Grafikon

• p–T grafikon: egyenes, amely –273 °C-nál metszi a tengelyt.

• Kelvin-skálán: egyenes arányosság.

Magyarázat

• A részecskék gyorsabban mozognak → nagyobb ütközési erő → nagyobb nyomás. 

14.  

Zárt tartályban lévő gázt 100 °C-ról 200 °C-ra melegítünk, a térfogat állandó. Hogyan változik a nyomás?

18. 

Egy gázt kétféleképpen melegítünk:

állandó térfogaton a nyomását kétszeresére növeljük,

állandó nyomáson a térfogatát kétszeresére növeljük. Melyikben melegszik jobban? 

Válasz: C) Ugyanakkora lesz a hőmérséklet mindkét esetben.

Indoklás: Ideális gázra: 

1. eset: V állandó, p kétszeres → T is kétszeres.

2. eset: p állandó, V kétszeres → T is kétszeres. 

Mindkét folyamatban a hőmérséklet ugyanannyiszorosa lesz a kezdetinek, tehát ugyanannyira melegszik fel.

24. 

Zárt tartályban lévő nemesgázt melegítünk. Miért nő a nyomás? 

Válasz: A) A tartályban lévő atomok lendületének nagysága megnőtt. 

Indoklás: A tartály merev, a térfogat állandó (izokór). Melegítéskor a részecskék átlagos sebessége nő, így az ütközések során átadott impulzus (lendületváltozás) is nagyobb. Ez okozza a nyomás növekedését. 

29. 

Állandó térfogatú tartályban 20 °C-ról 40 °C-ra nő a gáz hőmérséklete. Mekkora lesz a nyomás a végén?

Válasz: B) Kevesebb mint 2⋅105 Pa. 

Indoklás: 

31. 

Állandó térfogatú, lezárt tartályban lévő hélium hőmérséklete 30 °C-ról 10 °C-ra csökken. Mi változik: nyomás, sűrűség? 

Válasz: B) Csak a nyomása változik, a sűrűsége nem. 

Indoklás: A tartály állandó térfogatú és zárt, tehát a gáz mennyisége és a térfogata is állandó → a sűrűség (ρ=m/V) nem változik. A hőmérséklet csökkenése miatt az ideális gáztörvény szerint a nyomás arányosan csökken.

36. 

Adiabatikus állapotváltozás

Lényege

• Nincs hőcsere a környezettel (Q = 0).

• A folyamat gyors vagy a rendszer hőszigetelt.

Mi történik?

• Összenyomás → melegszik a gáz.

• Tágulás → hűl a gáz.

Miért?

• A gáz belső energiája csak a munkavégzés miatt változik.

• Összenyomáskor a környezet munkát végez a gázon → T nő.

• Táguláskor a gáz végez munkát → T csökken.

Jellegzetesség

• A nyomás gyorsabban nő, mint izotermnél.

• A nyomás gyorsabban csökken, mint izoterm tágulásnál.

Feladatok:
https://kemfiz.hu/fizika_kozep_hotan.html
10, 19, 20, 22, 26. 28.

10. 

A térfogatot nagyon gyorsan felére csökkentjük. Mekkora lesz a nyomás? 

Válasz: C A nyomás a kétszeresnél nagyobbra nő. 

Indoklás: Gyors összenyomás → adiabatikus → a gáz felmelegszik → a nyomás nagyobb lesz, mint az izoterm kétszeres érték.

19. 

Egy hőszigetelt hengerben a dugattyúra plusz tömeget teszünk. Mi változik meg? 

Válasz: B A gáz nyomása és térfogata változik. 

Indoklás: A dugattyú lenyomja a gázt → adiabatikus összenyomás → p nő, V csökken, de hőmérséklet csak a munkavégzés miatt változik.

20. 

Hőszigetelt hengerben hogyan növelhető a gáz hőmérséklete? 

Válasz: C A térfogat csökkentésével. 

Indoklás: Adiabatikus összenyomáskor a gáz felmelegszik, mert a környezet munkát végez rajta.

22. 

A bal oldali gázt melegítjük, a dugattyú hőszigetelt. Mi történik a jobb oldali gáz hőmérsékletével?

Válasz: A A jobb oldali gáz hőmérséklete nő.
Indoklás: A dugattyú elmozdul → a jobb oldali gáz adiabatikusan összenyomódik → melegszik.

26. 

A hengert lassan, óvatosan felállítjuk és visszahelyezzük az asztalra az ábra szerint. 
Hogyan változik a dugattyúnak a henger szájától mért távolsága? 

Válasz: A) A távolság megnő, mivel a dugattyú összenyomja a gázt.

Indoklás: A súlypont megváltozik → a dugattyú többlet terhelést kap → adiabatikus összenyomás → kisebb térfogat. A dugattyú lejjebb kerül.

28. 

p megduplázódik, V 2/3-ra csökken. Lehetséges?

Válasz: C Igen, ha a hőmérséklet nőtt. 

Indoklás: p·V nem marad állandó → nem izoterm → adiabatikus vagy más nem izoterm folyamat → T nő.

Vissza