Μια «άλλη» εκτόνωση αερίου.

Το δοχείο Α του σχήματος περιέχει μια ποσότητα αερίου σε πίεση 2·10⁵ Ν/m² και θερμοκρασία 300Κ και συνδέεται μέσω στρόφιγγας με άλλο κενό δοχείο Β, ίσου όγκου. Τα τοιχώματα των δύο δοχείων είναι θερμομονωτικά. Το αέριο στο Α δοχείο βρίσκεται σε ισορροπία. Αυτό σημαίνει ότι: ......................... 

i) Ανοίγουμε τη στρόφιγγα. Τότε:

α) Όλο το αέριο θα περάσει στο Β δοχείο.

β) Θα περάσει μια ποσότητα αερίου στο Β δοχείο, μέχρι η πίεση να γίνει ίση με 2·10⁵Ν/m².

γ) Θα περάσει μια ποσότητα αερίου στο Β δοχείο και η πίεση θα είναι η ίδια και στα δύο δοχεία.

ii)  Κατά την παραπάνω μεταβολή:

Η πίεση …........................

Η πυκνότητα του αερίου …........................

Ο αριθμός μορίων ανά μονάδα όγκου …........................

Η θερμοκρασία του αερίου …........................

Η εσωτερική ενέργεια του αερίου …........................

iii)  Να υπολογίσετε τις μεταβολές:

α) Της μέσης κινητικής ενέργειας των μορίων του αερίου.

β) της τετραγωνικής ρίζας της μέσης τιμής των τετραγώνων των ταχυτήτων.

iv)  Να χαρακτηρίσετε σαν σωστές ή λαθεμένες τις παρακάτω προτάσεις:

α) Κατά την βίαιη μεταφορά αερίου από το Α στο Β δοχείο, η κινητική ενέργεια των μορίων αυξήθηκε.

β) Η παραπάνω μεταβολή είναι αντιστρεπτή γιατί αφού τα μόρια κινούνται άτακτα και τυχαία, μπορεί κάποια στιγμή όλα τα μόρια να βρεθούν στο Α δοχείο και έτσι να επιστρέψουμε στην αρχική κατάσταση.

v)  Να παραστήσετε τη μεταβολή σε άξονες P-V.

vi) Έστω τώρα ότι το δοχείο Α, που περιέχει την ίδια ποσότητα αερίου, κλείνεται με αγώγιμο έμβολο. Μετακινούμε αργά το έμβολο προς τα δεξιά με τέτοιο τρόπο, ώστε η θερμοκρασία του αερίου να παραμένει πάντα σταθερή, μέχρι να διπλασιαστεί ο όγκος του αερίου.

α) Να χαρακτηρίσετε σαν σωστές ή λαθεμένες τις παρακάτω προτάσεις:

Α. Η πίεση παραμένει σταθερή.

Β. Η μέση κινητική ενέργεια των μορίων παραμένει σταθερή.

Γ. Το αέριο παίρνει ενέργεια μέσω έργου.

Δ. Το αέριο αποβάλει θερμότητα στο περιβάλλον.

Ε. Η εσωτερική ενέργεια του αερίου αυξήθηκε.

ΣΤ. Η μεταβολή αυτή είναι αντιστρεπτή.

β) Να παραστήσετε την μεταβολή σε άξονες P-V

Απάντηση:

ή

Εκτόνωση αερίου.

Εκτόνωση αερίου.