Качественная задача (объяснение физических процессов и свойств тел) · 66 заданий
- Задание №19№19
На одну чашу весов поставили блюдце с горячей водой, а на другую – уравновешивающие её гири. Сохранится ли с течением времени это равновесие? Ответ по…
Испарение, конденсация, кипение
- Задание №19№19
К невесомой нити (см. рисунок) подвешен груз А . К нему на пружине прикрепляют груз В и затем нить пережигают. Какой из грузов в начале падения имеет…
Второй закон Ньютона
- Задание №19№19
Колбу с жидкостью поместили в сосуд с водой (см. рисунок), при этом наблюдали повышение уровня жидкости в трубке. Сравните первоначальные температуры…
Тепловое расширение и сжатие
- Задание №19№19
Два ученика одновременно измеряли атмосферное давление с помощью барометра: один – находясь в школьном дворе под открытым небом, другой – в кабинете ф…
Давление
- Задание №19№19
Капля маслянистой жидкости попадает на поверхность воды и растекается, образуя тонкую плёнку. Обязательно ли эта плёнка закроет всю поверхность воды?…
Основные положения МКТ
- Задание №19№19
Два спиртовых термометра – большой и маленький – сделаны из одинакового материала. Большой термометр значительно тяжелее и содержит, соответственно, б…
Уравнение теплового баланса
- Задание №19№19
В два одинаковых стакана налита вода до одной высоты. В один стакан опустили сплошной стальной брусок, а в другой – сплошной медный брусок той же масс…
Закон Архимеда. Плавание тел
- Задание №19№19
Для того чтобы стеклянный стакан не треснул, какую ложку (деревянную или металлическую) следует в него опустить, прежде чем налить кипяток? Ответ пояс…
Виды теплопередачи
- Задание №19№19
Каким образом легче резать картон с помощью ножниц: помещая картон у кончиков лезвий или ближе к их середине? Ответ поясните.
Простые механизмы. Рычаг. КПД
- Задание №19№19
В сосуде с водой находятся три бруска, которые в равновесии располагаются так, как показано на рисунке. Бруски сделаны из разных материалов, но имеют…
Закон Архимеда. Плавание тел
- Задание №19№19
Стёкла окон дома или его стены в лучах солнечного света кажутся более тёмными? Ответ поясните.
Отражение света
- Задание №19№19
Колбу с газом соединили с U-образным жидкостным манометром (рис. 1). После того как колбу опустили в сосуд с водой, показания манометра изменились (ри…
Внутренняя энергия
Сжатый газ находится в закрытом сосуде. Когда открывают сосуд, газ быстро из него выходит. Как изменится температура газа в процессе такого быстрого расширения? Ответ поясните.
Решение
Решение.
Для объяснения изменения температуры газа при его быстром расширении воспользуемся первым законом термодинамики и понятием работы газа.
1. Физический закон. Согласно первому закону термодинамики, количество теплоты Q, переданное системе, расходуется на изменение её внутренней энергии ΔU и совершение системой работы A против внешних сил:
Q=ΔU+A.
2. Адиабатный процесс. В условии сказано, что газ выходит из сосуда быстро. Это означает, что за малый промежуток времени газ не успевает обменяться теплом с окружающей средой. Такой процесс можно считать адиабатным, то есть Q=0.
3. Работа и внутренняя энергия. При расширении газ совершает положительную работу (A>0), так как он преодолевает силы внешнего давления. Подставим Q=0 в формулу первого закона термодинамики:
0=ΔU+A, откуда следует, что ΔU=−A.
4. Изменение температуры. Так как работа A положительна, изменение внутренней энергии ΔU будет отрицательным (ΔU<0). Внутренняя энергия идеального газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре (U∼T). Следовательно, при уменьшении внутренней энергии температура газа также уменьшается.
Вывод: При быстром расширении газ совершает работу за счёт своей внутренней энергии, что приводит к его охлаждению.
Ответ: Температура газа уменьшится.
Источник: ФИПИ