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 одноатомным идеальным газом происходит циклический процесс 1-2-3-4-1, рV-диаграмма которого представлена на рисунке.

Максимальная температура, достигаемая газом в этом процессе, составляет 400 К. Масса газа постоянна. На основании анализа этого циклического процесса выберите все верные утверждения.

1) Минимальная температура в циклическом процессе равна 200 К.
2) Количество теплоты, переданное газу при изохорном нагревании, равно 900 Дж.
3) В процессе 2-3 газ получает положительное количество теплоты.
4) Работа, совершённая над газом при его изобарном сжатии, равна 100 Дж.
5) Работа газа за цикл равна 200 Дж.

Правильный ответ

Пояснение

Решение:

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

Произведение $pV$ максимально в состоянии 2: $p_2V_2=200\cdot10^3\ \text{Па}\cdot 8\cdot10^{-3}\ \text{м}^3=1600$ Дж, поэтому $T_2=T_{\max}=400$ К. Из $pV=\nu RT$ получаем $\nu R=\dfrac{1600\ \text{Дж}}{400\ \text{К}}=4\ \text{Дж/К}$ . Тогда $T_1=\dfrac{1200}{4}=300$ К, $T_3=\dfrac{800}{4}=200$ К, $T_4=\dfrac{600}{4}=150$ К.

1) Минимальная температура достигается в состоянии 4 и равна $150$ К, а не $200$ К — неверно.

2) Изохорное нагревание — это процесс 4–1; работа не совершается, поэтому $Q=\Delta U=\dfrac{3}{2}\nu R(T_1-T_4)=\dfrac{3}{2}\cdot 4\cdot(300-150)=900$ Дж — верно.

3) В процессе 2–3 объём постоянен, а температура падает: $Q=\Delta U=\dfrac{3}{2}\nu R(T_3-T_2)\lt 0$ — газ отдаёт теплоту, а не получает — неверно.

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

5) Работа газа за цикл равна площади прямоугольника на $pV$ -диаграмме: $A=\Delta p\cdot\Delta V=100\cdot10^3\ \text{Па}\cdot 2\cdot10^{-3}\ \text{м}^3=200$ Дж — верно.

Ответ: 25