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: Η πίεση, η θερμοκρασία και η πυκνότητα έχουν σταθερή τιμή σε όλη την έκταση του δοχείου.

Ανοίγουμε τη στρόφιγγα. Τότε:

α) Όλο το αέριο θα περάσει στο Β δοχείο. Λ

β) Θα περάσει μια ποσότητα αερίου στο Β δοχείο, μέχρι η πίεση να γίνει ίση με 2o105Ν/m2. Λ

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

i. Κατά την παραπάνω μεταβολή:

Η πίεση μειώνεται

Η πυκνότητα του αερίου μειώνεται

Ο αριθμός μορίων ανά μονάδα όγκου μειώνεται

Η θερμοκρασία του αερίου παραμένει σταθερή

Η εσωτερική ενέργεια του αερίου παραμένει σταθερή

ii. Να υπολογίσετε τις μεταβολές:

α) Της μέσης κινητικής ενέργειας των μορίων του αερίου. 0

Β) της τετραγωνικής ρίζας της μέσης τιμής των τετραγώνων των ταχυτήτων. 0

iii. 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. Λ

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. Λ

iv. Να παραστήστε τη μεταβολή σε άξονες P-V.

v. Έστω τώρα ότι το δοχείο Α, που περιέχει την ίδια ποσότητα αερίου, κλείνεται με 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. Λ

Β. Η μέση κινητική ενέργεια των μορίων παραμένει σταθερή. Σ

Γ. Το αέριο παίρνει ενέργεια μέσω έργου. Λ

Δ. Το αέριο αποβάλει θερμότητα στο περιβάλλον. Λ

Ε. Η εσωτερική ενέργεια του αερίου αυξήθηκε. Λ

ΣΤ. Η μεταβολή αυτή είναι αντιστρεπτή. Σ

β) Να παραστήσετε την μεταβολή σε άξονες P-V