Задание 9

Молекулярная физика и термодинамика: анализ процессов (изменение величин) · 77 заданий

Задание №9
№9
На рисунке в координатах р-Т, где р - давление газа, Т - его абсолютная температура, показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным…
Изопроцессы в разреженном газе с постоянным числом м…
Задание №9
№9
С идеальным газом происходит циклический процесс 1-2-3-4-1, pV-диаграмма которого представлена на рисунке. Максимальная температура, достигаемая газом…
Модель идеального газа в термодинамике
Задание №9
№9
В цилиндрическом сосуде, закрытом подвижным поршнем, находится водяной пар и капля воды. С паром в сосуде при постоянной температуре происходит процес…
Насыщенные и ненасыщенные пары
Задание №9
№9
Идеальный газ переводят из состояния 1 в состояние 3 так, как показано на графике зависимости давления газа р от объёма V. Масса газа в процессе не из…
Модель идеального газа в термодинамике
Задание №9
№9
При изучении явления теплообмена герметичный теплоизолированный сосуд с одноатомным идеальным газом разделили неподвижной перегородкой, способной пров…
Первый закон термодинамики. Адиабата
Задание №9
№9
Ha рисунке показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом, в координатах V-Т, где V - объём газа, Т - абсолютная тем…
Модель идеального газа в термодинамике
Задание №9
№9
С одноатомным идеальным газом происходит циклический процесс 1-2-3-4-1, рV-диаграмма которого представлена на рисунке. Максимальная температура, дости…
Модель идеального газа в термодинамике
Задание №9
№9
Идеальный газ переводят из состояния 1 в состояние 3 так, как показано на графике зависимости давления газа р от объёма V. Масса газа в процессе не из…
Модель идеального газа в термодинамике
Задание №9
№9
Твёрдый образец вещества нагревают в печи. На графике представлены результаты измерения поглощённого количества теплоты и температуры образца t. Выбер…
Количество теплоты. Удельная теплоёмкость вещества
Задание №9
№9
Ha рисунке показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом, в координатах V-Т, где V - объём газа, Т - абсолютная тем…
Модель идеального газа в термодинамике
Задание №9
№9
Твердый образец вещества нагревают в печи. На графике представлены результаты измерения поглощённого количества теплоты Q и температуры образца t. Выб…
Количество теплоты. Удельная теплоёмкость вещества
Задание №9
№9
В сосуде под поршнем находятся только пары аммиака. Поршень медленно и равномерно опускают, уменьшая объём сосуда. Температура в сосуде поддерживается…
Насыщенные и ненасыщенные пары

Задание №9 — Работа в термодинамике

С идеальным газом происходит циклический процесс 1-2-3-4-1, pV-диаграмма которого представлена на рисунке. Максимальная температура, достигаемая газом в этом процессе, составляет 400 К.

На основании анализа этого циклического процесса выберите все верные утверждения.

1) Количество вещества газа, участвующего в циклическом процессе, превышает 0,5 моль.
2) Работа газа при его изобарном расширении равна 400 Дж.
3) Работа, совершённая над газом при его изобарном сжатии, равна 100 Дж.
4) На участке 2-3 газ отдаёт положительное количество теплоты.
5) Минимальная температура газа в циклическом процессе равна 100 К.

Правильный ответ

Пояснение

Решение:

По диаграмме: $1\,(6\ \text{л};\ 200\ \text{кПа})$ , $2\,(8\ \text{л};\ 200\ \text{кПа})$ , $3\,(8\ \text{л};\ 100\ \text{кПа})$ , $4\,(6\ \text{л};\ 100\ \text{кПа})$ ; 1–2 — изобарное расширение, 2–3 — изохорное охлаждение, 3–4 — изобарное сжатие, 4–1 — изохорное нагревание.

Максимум произведения $pV$ — в состоянии 2: $p_2V_2=200\cdot10^3\cdot 8\cdot10^{-3}=1600$ Дж, значит $T_2=400$ К и из $pV=\nu RT$ следует $\nu R=\dfrac{1600}{400}=4\ \text{Дж/К}$ .

1) $\nu=\dfrac{4\ \text{Дж/К}}{8{,}31\ \text{Дж/(моль}\cdot\text{К)}}\approx0{,}48$ моль, что меньше $0{,}5$ моль — неверно.

2) При изобарном расширении 1–2 работа газа $A=p\Delta V=200\cdot10^3\ \text{Па}\cdot 2\cdot10^{-3}\ \text{м}^3=400$ Дж — верно.

3) При изобарном сжатии 3–4 над газом совершают работу $A_\text{внеш}=p\,|\Delta V|=100\cdot10^3\cdot 2\cdot10^{-3}=200$ Дж, а не $100$ Дж — неверно.

4) На участке 2–3 объём постоянен ( $A=0$ ), а температура падает: $T_3=\dfrac{100\cdot10^3\cdot 8\cdot10^{-3}}{4}=200\ \text{К}\lt T_2$ . Тогда $Q=\Delta U\lt 0$ — газ отдаёт положительное количество теплоты, верно.

5) $T_4=\dfrac{100\cdot10^3\cdot 6\cdot10^{-3}}{4}=150$ К — минимальная температура цикла равна $150$ К, а не $100$ К — неверно.

Ответ: 24