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
Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, график которого изображён на рисунке в координатах p – n, где p – давление газа, n – его концентрация. Определите, получает газ теплоту или отдаёт в процессах 1–2 и 2–3. Ответ поясните, опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики.
Решение
Решение:
1) Согласно первому началу термодинамики, подведённое к газу тепло расходуется на приращение его внутренней энергии ΔU и совершение газом работы A:
Q=ΔU+A.
Определим концентрацию частиц вещества:
n=VN
В данной формуле N обозначает количество молекул,
а V — занимаемый ими объём.
Внутренняя энергия для одноатомного идеального газа вычисляется так:
U=23vRT
Здесь v — химическое количество вещества.
Исходя из условий, N = const.
2) На этапе 1–2 величина концентрации остаётся неизменной, что свидетельствует о постоянстве объёма (происходит изохорный процесс), следовательно, работа А = 0. Поскольку давление в данном процессе повышается, то, опираясь на закон Шарля, мы делаем вывод о росте температуры, а значит, и об увеличении внутренней энергии: ΔU>0. Таким образом, Q>0 и системе сообщается теплота.
3) В ходе процесса 2–3 наблюдается падение концентрации, что указывает на расширение газа и совершение им положительной работы: A>0. Так как давление не меняется (изобарный переход), в соответствии с законом Гей-Люссака температура вещества растёт. Это приводит к тому, что ΔU>0. Применяя первое начало термодинамики ΔQ>0., получаем, что на данном этапе газ также поглощает энергию извне.
Ответ: газ получает положительное количество теплоты в процессах 1–2 и 2–3
Источник: ФИПИ