Задание 21

Качественная задача с явно заданной физической моделью · 40 заданий

Задание №21
№21
Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, который изображён на рисунке в переменных U – p, где U - внутренняя энергия г…
Модель идеального газа в термодинамике
Задание №21
№21
На рисунке показана принципиальная схема электрической цепи, состоящей из источника тока с отличным от нуля внутренним сопротивлением, резистора, ре…
Электрическое сопротивление
Задание №21
№21
Маленький незаряженный шарик, подвешенный на непроводящей нити, помещён над горизонтальной диэлектрической пластиной, равномерно заряженной положитель…
Электрическое поле. Его действие на электрические заряды
Задание №21
№21
На столе установили два незаряженных электрометра и соединили их алюминиевым стержнем с изолирующей ручкой (рис. а). Затем к первому электрометру подн…
Электризация тел и её проявления
Задание №21
№21
Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, график которого изображён на рисунке в координатах р- ρ, где ρ — давление газ…
Модель идеального газа в термодинамике
Задание №21
№21
В камере, из которой откачан воздух, создали электрическое поле напряжённостью E и магнитное поле индукцией B. Поля однородные, EB. В камеру влетает п…
Электрическое поле. Его действие на электрические заряды
Задание №21
№21
В левой половине незаряженного металлического шара располагается крупная шарообразная полость, заполненная воздухом. Шар находится в воздухе вдали от…
Проводники в электростатическом поле
Задание №21
№21
В нижней половине незаряженного металлического шара располагается крупная шарообразная полость, заполненная воздухом. Шар находится в воздухе вдали от…
Напряжённость электрического поля
Задание №21
№21
Маленький незаряженный шарик, подвешенный на непроводящей нити, помещён над горизонтальной диэлектрической пластиной, равномерно заряженной положитель…
Электрическое поле. Его действие на электрические заряды
Задание №21
№21
Лёгкая нить, привязанная к грузу массой m = 0,3 кг, перекинута через идеальный неподвижный блок. К правому концу нити приложена постоянная сила F. Лев…
Качественная задача
Задание №21
№21
В камере, из которой откачан воздух, создали электрическое поле напряжённостью E и магнитное поле индукцией B. Поля однородные, EB. В камеру влетает п…
Электрическое поле. Его действие на электрические заряды
Задание №21
№21
Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, график которого изображён на рисунке в координатах р — ρ, где р — давление га…
Модель идеального газа в термодинамике

Задание №21 — Внутренняя энергия идеального газа

Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, который изображён на рисунке в переменных $U – p ,$ где $\text{U}$ - внутренняя энергия газа, $p$ - его давление. Опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики, определите, получает ли газ положительное количество теплоты или отдаёт его в процессах 1-2 и 2-3. Ответ поясните.

Ваше решениедо 3 баллов

Запишите решение задачи...

Решение

Решение:
1) На участке 1-2 внутренняя энергия газа постоянна, следовательно ее изменение равно нулю. Используем формулу внутренней энергии:
$U = \frac{3}{2} pV .$
Из формулы видно, что при увеличении давления объем уменьшается в такое же количество раз, то есть процесс 1-2 - изотермический. Так как объем уменьшается, следовательно работа газа - отрицательна. Тогда по первому началу термодинамики:
$Q = \triangle U + A ' .$
Газ будет отдавать тепло, т. к. $\triangle U = 0 ,$ а $A ' < 0 .$

2) Участок 2-3 - это прямая, продолжение которой проходит через начало координат. Из формулы внутренней энергии $U = \frac{3}{2} pV$ видно, что объем газа неизменен, то есть это изохорный процесс, тогда работа газа равна нулю. Из графика также видно, что внутренняя энергия увеличивается, следовательно по первому началу термодинамики:
$Q = \triangle U + A ' .$
Газ будет получать тепло, т. к. $\triangle U > 0 ,$ а $A ' = 0 .$

Ответ: на участке 1-2 газ отдает тепло, а на участке 2-3 получает.

Источник: ФИПИ