Выразив из формулы (1) $
u R$ и подставив численные значения величин, находим, что
Один киломоль идеального одноатомного газа, находящегося при нормальных условиях, переводят из состояния 1 в состояние 2 двумя способами: $1
ightarrow 3
ightarrow 2$ и $1
ightarrow 4
ightarrow 2$ (рис.). Найти отношение количеств теплоты, которые необходимо сообщить газу в этих двух процессах
Согласно первому закону термодинамики сообщаемое газу количество теплоты $Q$ идет на изменение внутренней энергии газа $Delta U$ и иа совершение газом работы $A$:
Здесь индекс I относится к процессу $1
ightarrow 3
ightarrow 2$, а нидекс II – к процессу $1
ightarrow 4
ightarrow 2$.
Так как газ одноатомный, то для одного моля
Во втором случае (процесс $1
ightarrow 4
ightarrow 2$) газ совершает работу только на участке $1
ightarrow 4$:
Отношение количеств теплоты равно
Тема:
121 Первое начало термодинамики
V121П
Первое начало термодинамики.
S121
П Первое начало термодинамики
(23 задания)
1)
В ходе процесса газ не обменивается
энергией с окружающими его телами (ни
в форме работы, ни в форме теплопередачи).
2)
Если газ расширяется, то его внутренняя
энергия уменьшается.
3)
Если газ расширяется, то его внутренняя
энергия увеличивается.
4)
В ходе процесса изменяются параметры
состояния газа – объем, давление,
температура.
1)
внутренняя энергия системы является
функцией ее состояния – зависит от ее
термодинамических параметров состояния
2)
во внутреннюю энергию системы не входит
механическая энергия движения и
взаимодействия системы как целого
3)
приращение внутренней энергии зависит
от пути (способа) перехода системы из
начального состояния в конечное
4)
внутренние энергии двух тел, находящихся
в тепловом равновесии друг с другом,
всегда одинаковы
1)
В адиабатически замкнутой системе
энтропия при любых процессах не может
убывать.
2)
Количество тепла, подведенное к системе,
затрачивается на изменение ее внутренней
энергии и на совершение системой работы
против внешних сил.
3)
При любом круговом процессе система
может совершить работу, большую, чем
подведенное к ней количество теплоты.
,
где
S–
энтропия системы,
k–постоянная
Больцмана, аW–
термодинамическая вероятность.
1)
увеличилась в два раза
2)
уменьшилась в два раза
3)
не изменилась
4)
увеличилась в 4 раза
С121
П Первое начало термодинамики ( Работа
с графиками )
12 заданий
1)
система обменивалась с окружающими
телами теплом
2)
внутренняя энергия системы изменилась
по завершении этого кругового процесса
3)
работа, совершаемая системой в этом
круговом процессе равна нулю
4)
работа, совершаемая системой в этом
круговом процессе, отлична от нуля
4)
3,40
1)
0,5 P1V1
2)
1,5 P1V1
3)
2 P1V1
4)
4 P1V1
1)
4 P1V1
2)
6,5 P1V1
3)
9,5 P1V1
4)
12 P1V1
1)
увеличилась на 22,5 Дж.
2)
уменьшилась на 22,5 Дж.
3)
увеличилась на 37,5 Дж.
4)
уменьшилась на 37,5 Дж.
30. Молекулярная физика (расчетная задача)
1. Вспоминай формулы по каждой теме
2. Решай новые задачи каждый день
3. Вдумчиво разбирай решения
Термодинамика
Один моль одноатомного идеального газа совершает процесс 1–2–3, график которого показан на рисунке в координатах T–V, Известно, что в процессе 1–2 газ совершил работу 3 кДж, а в процессе 2–3 объём газа V увеличился в 2 раза. Какое количество теплоты было сообщено газу в процессе 1–2–3, если его температура Т в состоянии 3 равна 600 К? Ответ дайте в Дж.
В гладком вертикальном цилиндре под подвижным поршнем массой и площадью находится идеальный одноатомный газ. Поршень в равновесии располагается на высоте над дном цилиндра. После сообщения газу количества теплоты поршень приподнялся, а газ нагрелся. Найдите, на какой высоте над дном цилиндра находится поршень. Давление в окружающей цилиндр среде равно .
Два одинаковых теплоизолированных сосуда соединены короткой трубкой с краном. В первом сосуде находится =3 моль гелия при температуре (T_1 = 350) К, во втором = 2 моль аргона при температуре (T_2 = 400) К. Кран открывают. В установившемся равновесном состоянии давление в сосудах становится (p = 6 ) кПа. Определите объём одного сосуда. Объёмом трубки пренебречь. Ответ дайте в м и округлите до тысячных.
1 моль идеального одноатомного газа сначала изотермически расширили. Затем изохорно нагрели, при этом его давление возросло в 3 раза (см. рисунок). Какое количество теплоты получил газ на участке 2–3, если К? Ответ дайте в Дж.
В тепловом двигателе 2 моль гелия совершают цикл 1–2–3–4–1, показанный на графике в координатах , где – давление газа,( Т ) – абсолютная температура. Температуры в точках 2 и 4 равны и превышают температуру в точке 1 в 2 раза. Определите КПД цикла.
Цикл тепловой машины, рабочим веществом которой является молей идеального одноатомного газа, состоит из изотермического расширения, изохорного охлаждения и адиабатического сжатия. Работа, совершённая газом в изотермическом процессе, равна , а КПД тепловой машины равен . Максимальная температура в этом цикле равна . Определите минимальную температуру в этом циклическом процессе.
Как заходить в аудиторию на ЕГЭ
На рисунке показан циклический процесс постоянное количество одноатомного газа. Работу, которую совершают внешние силы при переходе газа из состояния 2 в состояние 3, равна 5 кДж. Какое количество теплоты газ отдаёт за цикл холодильнику? Ответ дайте в кДж
11. МКТ и Термодинамика (объяснение явлений)
Один моль идеального одноатомного газа совершает циклический процесс 1-2-3-4-1, график которого показан на рисунке в координатах .
Из предложенного перечня утверждений выберите два правильных и укажите их номера.
1) В процессе 1-2 внутренняя энергия газа увеличивается.
2) В процессе 2-3 газ совершает положительную работу.
3) В процессе 3-4 газу сообщают положительное количество теплоты.
4) В процессе 4-1 температура газа увеличивается в 4 раза.
5) Работа, совершённая газом в процессе 1-2, в 3 раза больше работы, совершённой над газом в процессе 3-4.
В ходе адиабатного процесса внутренняя энергия 1 моль разреженного гелия увеличивается.
Выберите из предложенного перечня два верных утверждения, верно описывающие данный процесс, и укажите их номера.
1) Давление газа в ходе процесса увеличилось.
2) Объём газа в этом процессе остаётся неизменным.
3) Газ сжали, совершив над ним работу.
4) Температура газа в ходе процесса уменьшается.
5) Концентрация молекул газа в ходе процесса уменьшилась.
В цилиндрическом сосуде под поршнем находится газ. Поршень может перемещаться в сосуде без трения. На дне сосуда лежит стальной шарик (см. рисунок). Газ нагревают.
Выберите из предложенного перечня два верных утверждения, верно описывающие данный процесс, и укажите их номера.
1) Объём газа в этом процессе остаётся неизменным.
2) Давление газа в сосуде остаётся неизменным.
3) Плотность газа в этом процессе увеличивается.
4) Сила Архимеда, действующая на шарик, уменьшается.
5) Концентрация молекул газа в сосуде увеличивается.
На —диаграмме отображена последовательность трёх процессов (1 — 2 — 3) изменения состояния 2 моль идеального газа.
Из предложенного перечня утверждений выберите два правильных и укажите их номера.
1) В процессе 1 газ отдаёт положительное количество теплоты.
2) Процесс 2 является изотермическим.
3) В процессе 3 газ совершает работу.
4) В процессе 2 происходит расширение газа при постоянной температуре.
5) В процессе 1 происходит сжатие газа при постоянной температуре.
На рисунке показана зависимость давления газа от его плотности в циклическом процессе, совершаемом 2 моль идеального газа в идеальном тепловом двигателе. Цикл состоит из двух отрезков прямых и четверти окружности.
На основании анализа этого циклического процесса выберите два верных утверждения.
1) В процессе 1−2 температура газа уменьшается.
2) В состоянии 3 температура газа максимальна.
3) В процессе 2−3 объём газа уменьшается.
4) Отношение максимальной температуры к минимальной температуре в цикле равно 8.
5) Работа газа в процессе 3−1 положительна.
Сосуд разделён на две равные по объёму части пористой неподвижной перегородкой. В начальный момент времени в левой части сосуда содержится 4 моль гелия, в правой – 40 г аргона. Перегородка может пропускать молекулы гелия и является непроницаемой для молекул аргона. Температура газов одинаковая и остаётся постоянной. Выберите два верных утверждения, описывающих состояние газов после установления равновесия в системе.
1) Концентрация гелия в правой части сосуда в 2 раза меньше, чем аргона.
2) Отношение давления газов в правой части сосуда к давлению газа в левой части равно 1,5.
3) В правой части сосуда общее число молекул газов меньше, чем в левой части.
4) Внутренняя энергия гелия и аргона одинакова.
5) В результате установления равновесия давление в правой части сосуда увеличилось в 3 раза.
Записаны все необходимые уравнения, но, судя по дальнейшим преобразованиям, учащийся не учитывает массу оболочки шара и неверно записывает выражение для плотности воздуха в шаре (через массу оболочки и объем шара). Следовательно, одно из исходных уравнений ошибочно, и работа оценивается 1 баллом.
Работа 5 – 0 баллов
Отсутствуют два из трех необходимых для решения исходных уравнений. Работа оценивается 0 баллов.
Один моль одноатомного идеального газа совершает процесс 1–2–3, график которого показан на рисунке в координатах . Известно, что давление газа в процессе 1–2 увеличилось в 2 раза. Какое количество теплоты было сообщено газу в процессе 1–2–3, если его температура в состоянии 1 равна 300 К, а в состоянии 3 равна 900 К?
Для определения количества теплоты необходимо сложить количества теп-
лоты, сообщённые газу на участках 1–2 и 2–3: .
Исходя из приведённого графика, можно сделать вывод, что процесс 1–2 является изохорным. Для него, как следует из уравнения Клапейрона – Менделеева,
Работа газа в процессе 1–2 равна нулю, и для него первый закон термодинамики с учётом выражения для внутренней
энергии одноатомного идеального газа принимает вид:
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты, не заключены в скобки, рамку и т.п.).
необходимых математических преобразованиях или вычислениях до-
Работа 1 – 3 балла
Представлено полностью верное решение «по частям» с промежуточными вычислениями. Все вновь вводимые величины описаны с использованием графика.
Работа 2 – 3 балла
Представлено верное решение и правильный ответ. Недостатком является отсутствие общего вида записи первого закона термодинамики для двух случаев, но поскольку в указанных формулах можно вычленить изменение внутренней энергии и работы, то они принимаются в качестве допустимых исходных формул.
Работа 3 – 1 балл
Представлено верное решение и ответ, но для участка 2-3 в качестве исходной формулы использована формула, которой нет в кодификаторе. Таким образом, отсутствует одна из исходных формул. Работа оценивается в 1 балл.
Работа 4 – 0 баллов
Неверно записаны две исходные формулы: первый закон термодинамики для участка 2-3 и формула для внутренней энергии одноатомного идеального газа. Работа оценивается в 0 баллов.
схеме, показанной на рисунке, ключ К долгое время находился в положении 1.
= 30 Ом, ёмкость конденсатора = 0,4 мкФ. излучение пренебречь.
Потерями на электромагнитное
1. К моменту = 0 конденсатор полностью заряжен, ток в левой части схемы (см. рисунок) равен нулю, по-
этому напряжение между обкладками конденсатора
равно ЭДС , энергия конденсатора
III) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические 2 законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования.
Но имеются один или несколько из следующих недостатков.
необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.
Полностью верное решение задачи.
Полностью верное решение задачи, проведенное «по частям», с промежуточными вычислениями.
Работа 3 – 2 балла
Решение правильное, но в нем присутствуют три недостатка: описаны не все вновь вводимые величины, разные величины обозначены одной буквой () и допущена ошибка при записи окончательного ответа. Поскольку недостатки решения, каждый из которых приводит к снижению оценки на 1 балл, не суммируются, итоговый результат – 2 балла.
Работа 4 – 2 балла
При наличии правильно записанных необходимых исходных формул допущена вычислительная ошибка. Итоговый результат – 2 балла.
Работа 5 – 1 балл
В решении одна из формул, необходимых для решения задачи, записана ошибочно (закон сохранения энергии). При этом присутствуют лишние записи, одной буквой обозначены величины, относящиеся к разным состояниям и не равные друг другу, и описаны не все вновь вводимые величины. Более серьезная ошибка «поглощает» набор менее серьезных.
Работа 6 – 0 баллов
Беспорядочный набор формул, решения нет.
теплоты . На увеличение внутренней энергии газа расходуется часть теплоты , равная
При изобарическом процессе в идеальном газе его объем возрос в два раза. Внутренняя энергия газа при этом
Многоатомному идеальному газу в результате изобарического процесса подведено
количество теплоты . На увеличение внутренней энергии газа расходуется часть теплоты , равная
Внутренняя энергия идеального многоатомного газа выражается формулой
В результате изобарического нагревания одного моля идеального одноатомного газа, взятого при температуре , его объем увеличился в раза. Для этого к газу надо подвести количество теплоты, равное
converted by Web2PDFConvert.com
Первое начало термодинамики (Работа с графиками)
Одноатомный идеальный газ совершает круговой процесс, состоящий из двух изохор и двух изобар (см. рисунок). Отношение работы , совершенной газом на участке , к
количеству теплоты , полученного газом на участке , равно
Диаграмма циклического процесса идеального одноатомного газа представлена на рисунке. Отношение работы при нагревании газа к работе при охлаждении равно
Термодинамическая система совершила круговой процесс, изображенный на рисунке.
система обменивалась с окружающими телами теплом
внутренняя энергия системы изменилась по завершении этого кругового процесса
работа, совершаемая системой в этом круговом процессе равна нулю
работа, совершаемая системой в этом круговом процессе, отлична от нуля
Ответ: 1, 4
Гелий совершает круговой процесс, состоящий из двух изохор и двух изобар (см. рисунок). Изменение внутренней энергии газа на участке равно
Азот совершает круговой процесс, состоящий из двух изохор и двух изобар (см. рисунок). Количество теплоты, полученное газом от нагревателя
При переходе из состояния в состояние внутренняя энергия двухатомного идеального газа
22, 5 Д ж .
37, 5 Д ж .
При переходе из состояния в состояние отношение количества теплоты , полученного
двухатомным газом к работе , совершенной газом в этом процессе, равно
Одноатомный идеальный газ, взятый в количестве 2, 0 м о л ь , совершает процесс
Одноатомный идеальный газ, взятый в количестве 2,0 моль, совершает процесс 1 − 2 − 3 − 4,
работа, совершаемая термодинамической системой, является функцией процесса, т.е. зависит от вида процесса, в ходе которого система переходит из одного состояния в другое
при равновесном расширении система совершает максимальную работу
при утечке газа из баллона в вакуум, газ не совершает работу
на круговом процессе система может совершать работу только в том случае, если она не обменивается теплом с окружающими телами
Некоторое количество идеального газа нагрели изобарически, при этом газ получил тепло и совершил работу . Какая формула выражает отношение теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме для этого газа?
Удельная теплоемкость идеального газа зависит:
от числа атомов в молекулах газа
от молярной массы газы
от массы газа
от вида процесса, в ходе которого газ получает тепло
Для равновесного изотермического процесса в идеальном газе справедливы утверждения:
Обмен энергией между газом и внешними телами происходит и в форме работы и в форме теплопередачи.
Процесс должен протекать бесконечно медленно.
Подводимое к газу тепло затрачивается на совершение газом работы.
Теплоемкость газа равна нулю.
Идеальный газ сначала расширялся адиабатически, затем был сжат изотермически, при этом работы расширения и сжатия газа одинаковы по модулю. В результате этих процессов:
конечный объем газа меньше начального
температура газа понизилась
работа газа при изотермическом сжатии равна изменению его внутренней энергии
количество тепла, отданное газом, и приращение его внутренней энергии одинаковы
Три моль идеального газа, находящегося при температуре = 27 С , охлаждают изохорно
количество тепла, полученное системой, является функцией процесса, т.е. зависит от вида процесса, в ходе которого система получает тепло
за счет подведенного тепла система может совершать работу над окружающими телами
можно говорить о запасе тепла в телах
работа при расширении системы в конечном счете всегда связана с превращением внутренней энергии системы или окружающих тел в механическую энергию
Формулировками первого начала термодинамики могут служить утверждения:
Механическая энергия может превращаться во внутреннюю полностью, внутренняя в механическую – лишь частично.
При любом круговом процессе система не может совершать работу, большую, чем количество тепла, подведенное к ней извне.
Предоставленная самой себе неравновесная система всегда самопроизвольно приходит в равновесное состояние.
Тепло, подведенное к системе, затрачивается на изменение ее внутренней энергии и на совершение ею работы над внешними телами.
Работа, совершаемая в адиабатическом процессе, определяется формулой
Если в некотором процессе подведенная к газу теплота равна работе, совершенной газом, т.е. , то такой процесс является
Ответ: 1, 2
Для некоторых процессов первое начало термодинамики может быть записано в виде , где – количество теплоты полученное системой; – работа, совершенная системой над внешними телами. Это соотношение справедливо для:
количество теплоты . На работу газа расходуется часть теплоты , равная
Для изохорического процесса в идеальном газе справедливы утверждения:
В ходе процесса газ не совершает работы, но обменивается с окружающими телами теплом.
Подводимое к газу тепло затрачивается на изменение его внутренней энергии.
Молярная теплоемкость газа отлична от нуля и зависит от температуры.
Молярная теплоемкость многоатомного газа при этом процессе равна молярной теплоемкости одноатомного газа при изобарическом процессе.
1) получает количество теплоты
отдает количество теплоты
совершает отрицательную работу
не изменяет внутреннюю энергию
Молярные теплоемкости двухатомного идеального газа в процессах и равны и
соответственно. Тогда составляет
Диаграмма циклического процесса идеального одноатомного газа представлена на рисунке. Отношение работы при охлаждении газа к работе при нагревании равно
На ( ,) – диаграмме изображены два циклических процесса. Отношение работ,
На ( ,) – диаграмме изображены два циклических процесса. Отношение работ, совершенных газом в каждом цикле , равно
В результате этого процесса:
система не обменивалась энергией с окружающими телами
внутренняя энергия системы оставалась неизменной в ходе процесса
работа, совершенная системой за этот цикл, положительна по знаку
в ходе этого цикла система и получала тепло от окружающих тел, и отдавала его, причем полученное тепло по модулю больше отданного
Водород совершает круговой процесс, состоящий из двух изохор и двух изобар (см. рисунок). Количество теплоты, отданное газом в этом круговом процессе –
Кислород совершает круговой процесс, состоящий из двух изохор и двух изобар (см. рисунок). Отношение работы , совершенной газом на участке , к количеству теплоты ,
Аргон совершает круговой процесс, состоящий из двух изохор и двух изобар (см. рисунок). Отношение количества теплоты , полученного газом на участке 1 − 2 − 3 к работе ,
совершенной газом на участке , равно
одноатомным газом к работе , совершенной газом в этом процессе, равно
При переходе из состояния в состояние отношение работы , совершенной
одноатомным газом в этом процессе, к количеству теплоты , полученного газом, равно
Двухатомный идеальный газ, взятый в количестве моль, совершает процесс 1 − 2 − 3 − 4, изображенный на рисунке. Изменение внутренней энергии газа в процессе , равно
Молярные теплоемкости гелия в процессах и равны и соответственно. Тогда составляет
Соседние файлы в предмете B-физика