Меню

На графике показана зависимость давления одноатомного идеального газа 5 кдж

На графике показана зависимость давления одноатомного идеального газа 5 кдж

На T—p диаграмме показан процесс изменения состояния некоторой массы идеального одноатомного газа.

Внутренняя энергия газа уменьшилась на 30 кДж. Чему равно количество теплоты, отданное газом? Ответ приведите в кДж.

Из графика видно, что исследуемый процесс идет так, что Для идеального газа, согласно закону Шарля, это означает, что процесс изохорический. Поскольку объем газа не изменялся, газ не совершал работы. Следовательно, согласно первому началу термодинамики, количество теплоты, отданное газом равно уменьшению внутренней энергии.

Одноатомный идеальный газ в количестве 4 молей поглощает количество теплоты 2 кДж. При этом температура газа повышается на 20 К. Чему равна работа, совершенная газом в этом процессе? Ответ приведите в кДж, округлите до целого числа.

Согласно первому началу термодинамики, тепло, переданное системе, идет на изменение внутренней энергии и совершение работы против внешних сил: Следовательно, работа, совершенная газом в исследуемом процессе, равна

В килоджоулях должно получиться 1,0028. В тексте задания не сказано, что надо округлять до целого числа килоджоулей. На основании чего ученик должен написать в ответ 1, а не 1,0028? В бланке заданий указаний на этот счет не дается, в спецификации тоже. А ведь это разные числа для сканирующего ответы устройства. Как быть?

В бланке заданий ЕГЭ обязательно будет сказано про округление.

На рисунке показан график зависимости температуры от давления для неизменной массы идеального одноатомного газа.

Газ совершил работу, равную 5 кДж. Чему равно количество теплоты, полученное газом? Ответ приведите в кДж.

Как видно из диаграммы, исследуемый процесс является изотермическим. Поскольку температура идеального газа не изменялась, его внутренняя энергия также не изменялась. Следовательно, согласно первому началу термодинамики, количество теплоты, полученное газом, равно совершенной газом работе.

В калориметре находится вода, масса которой 100 г и температура 0 °С. В него добавляют кусок льда, масса которого 20 г и температура –5 °С. Какой будет температура содержимого калориметра после установления в нём теплового равновесия? Ответ приведите в градусах Цельсия.

Система находится в калориметре, следовательно, теплопотерями можно пренебречь. Вся энергия, которая выделяется при замерзании воды, идёт на нагрев льда. Определим сперва, сколько нужно энергии, чтобы нагреть весь лёд до : Теперь определим, сколько энергии выделится, если вся вода замёрзнет: Поскольку вся вода не успеет замёрзнуть, пока лёд нагреется до нуля. Когда температуры сравняются, теплообмен закончится. Таким образом, конечная температура содержимого калориметра равна

Товарищи! Вы заведомо знали что до нуля нагреется лед.

Я все решил и нашел температуру — -0,7 цельсия градусеров.

Вовсе не заведомо. В решении сначала проводится проверка, оценивается, сколько тепла нужно для нагревания льда до температуры плавления. Потом вычисляется, сколько тепла выделится при замерзании воды. Оказывается, что вторая величина больше первой, а значит, весь начальный лед нагреется до , часть воды превратится в лед, а часть по-прежнему останется в жидком состоянии. Когда температуры сравняются, установится тепловое равновесие, дальше температура содержимого калориметра изменяться не будет.

Голову разбил решая, теперь сдам ЕГЭ на 100 баллов! А хотя вы наврное не оставите этот комент, но спасибо не знаю куда писать. Круто, главное что быстро!

Да не за что! Обращайтесь.

А для «спасибо» тут целый раздел заготовлен 🙂

1) Правильно ли я понял процесс: лед кинули в воду,у которой тут же начался процесс кристаллизации(т.к. она уже находилась при температуре кристаллизации). Через небольшое кол-во времени некая часть теплоты(а именно 210 Дж), которая выделилась при процессе кристаллизации, пойдет на нагрев льда,к-ый после этого станет 0 градусов. И вот тут-то учитывая,что при кристаллизации температура в-ва не изменяется(у воды она 0 градусов) устанавливается тепловой баланс.

2)Что бы было, если Q2 было бы меньше Q1? Невозможно было бы решить задачу?

3)Допустим,что вода замерзла вся до конца. Можно ли вычислить как-то температуру вещества(уже льда) сразу после окончания процесса кристаллизации?

1) Все верно. Часть воды замерзнет, лед нагреется до . Дальше устанавливается тепловое равновесие. Количество льда и воды перестает меняться.

2,3) Два вопроса очень близки, поэтому отвечу сразу. Если окажется, что в точности , это означает, что в конце будет только лед при температуре . То есть пока начальный лед нагреется до этой температуры, вся вода как раз успеет превратится в лед.

Читайте также:  Клапан регулировки давления топлива ауди

Если окажется, что , конечно, задачу решить можно. Просто придется составить тепловой баланс. Теперь в конечном состоянии будет лед при минусовой температуре. Обозначим ее через . Тогда, все тепло, выделяющееся при кристаллизации воды и при охлаждении получившегося куска льда до идет на нагрев первоначального куска льда:

.

Решив это уравнение, можно найти значение .

Никак не могу понять, почему мы используем в формуле вычисления количества выделившейся энергии при замерзании воды Q2 удельную теплоту плавления льда. Плавление льда равносильно замерзанию воды?

Плавление и кристаллизация — обратные процессы (точно также как кипение и конденсация). Для плавления к телу необходимо подводить тепло, при отвердевании тепло само выделяется. При этом формула для тепла одна и та же: . Просто при составлении теплового баланса нужно учитывать направление теплопередачи.

Чему равен КПД цикла, проводимого с идеальным одноатомным газом? Ответ приведите в процентах, округлить до целых.

КПД тепловой машины определяется как отношение полезной работы и переданного рабочему телу тепла за цикл: Определим сперва полезную работу за цикл, на диаграмме этой величине соответствует площадь цикла: Передаваемое газу тепло рассчитаем при помощи первого начала термодинамики: Рассмотрим последовательно все участки цикла. На участке 1 — 2 газ не совершает работы, а изменение его внутренней энергии (с учетом уравнения Клапейрона-Менделеева) равно: Так как изменение внутренней энергии положительно, газ получает тепло на этом участке. На участке 2 — 3 газ совершает работу Изменение его внутренней энергии на этом участке: Следовательно, на этом участке газ получает тепло На участке 3 — 1 газ совершает отрицательную работу, он остывает, а значит, его внутренняя энергия уменьшается, следовательно, на этом участке он отдает тепло, а не получает. Окончательно, все полученное газом за цикл тепло равно Таким образом, КПД цикла равно

А разве здесь не нужно использовать формулу (дельта)U=Q+A, ведь над газом совершают работу, а не газ сам ее совершает. Или как вообще нужно определять в какой задаче какую формулу использовать, разве не нужно ориентироваться по дано задачи?

Формулу можно использовать любую, в зависимости от того, что Вам удобно в данной конкретной задаче. В данной задаче цикл идет по часовой стрелке, следовательно, газ совершает положительную работу, поэтому, возможно, удобнее использовать то, что использовано 🙂

Алексей! Поздравляю Вас. Вы очередной раз «изобрели» вечный двигатель второго рода. Обратите внимание на то, что в условии задачи указано, что газ одноатомный.

Если проделать те же вычисления с двухатомным газом, то значение КПД будет другим, что противоречит первой теореме Карно, которая гласит: «КПД обратимого цикла не зависит от рода вещества, из которого сделано рабочее тело».

Хотелось бы сделать одно замечание по поводу Ваших «тезисов». Один из них гласит: «Квазистатический (протекающий медленно) процесс обратим». Согласно ему, если дизельный двигатель медленно крутить в противоположном направлении, то в топливный бок потечет солярка, а из воздушного фильтра будет выходить очищенный воздух. Ведь, согласно Вашему тезису, все должно возвратиться в исходное положение Неужели Вы поверите этому бреду?!

Мне кажется, этот спор бесконечен. Мой тезис следующий, постараюсь его еще раз передать: «Если на некоторой диаграмме () задана точка, то состояние системы полностью задано и она находится в равновесном состоянии (мы считаем, что уравнение состояния нам известно). Если система не находится в равновесии, то точка на подобных диаграммах вообще не имеет смысла. Далее, когда на диаграмме нарисована линия, это последовательность равновесных состояний, через которые система проходит непрерывно, квазистатически. По линии можно перемещать систему в разных направлениях».

Что касается теоремы Карно, на которую Вы ссылаетесь, мне кажется, что Вы упускаете, существенный факт, что она формулируется для цикла Карно, когда есть нагреватель при одной температуре и холодильник при другой. Для цикла Крно получается все так, как Вы говорите. Но можно придумать огромную кучу оьратимых машин, отличных от машины Карно. Например, можно построить из адиабат и изотерм цикл с тремя температурами. Дальнейшее обобщение дает произвольную кривую. Я Вам уже рассказывал, что любую линию можно построить из адиабат и изотерм. Надеюсь в их обратимости Вы не сомневаетесь.

Читайте также:  Датчики давления в шинах для шевроле нива

Ваш пример с двигателем, конечно, не вписывается в эту картину. Процесс превращения топлива в тепло с выбрасыванием продуктов горения нельзя обратить, как ни старайся.

Источник

На графике показана зависимость давления одноатомного идеального газа 5 кдж

На pV-диаграмме показан циклический процесс, совершаемый с постоянным количеством идеального газа. На каком участке процесса работа, которую совершает газ, равна по модулю работе, совершаемой газом за весь цикл?

Работа газа за цикл численно равна площади фигуры, ограниченной графиком цикла на диаграмме pV. Таким образом, работа газа за весь цикл равна 15 у. е.

Работа газа на участке численно равна площади под этим участком. Работа газа на участке 1 равна 15 у. е., на участке 2 — 10 у. е. На участке 3 работа совершается над газом.

На pV-диаграмме показан циклический процесс, совершаемый с постоянным количеством идеального газа. На каком участке процесса работа, которую совершает газ, равна по модулю работе, совершаемой газом за весь цикл?

Работа газа за цикл численно равна площади фигуры, ограниченной графиком цикла на диаграмме pV. Таким образом, работа газа за весь цикл равна 15 у. е.

Работа газа на участке численно равна площади под этим участком. Работа газа на участке 1 равна 10 у. е., на участке 2 — 15 у. е. На участке 3 работа совершается над газом.

Почему на участке 1 работа равна 10 у.е., когда площади треугольника под первым процессом равна 6, а площадь под вторым процессом равна 9.

Площадь под участком считается до горизонтальной оси.

На рисунке приведена зависимость давления p идеального газа, количество вещества которого равно ν = 1 моль, от его объёма V в процессе 1−2−3−4−5−6−7−8.

На основании анализа графика выберите два верных утверждения.

1) Работа газа в процессе 2−3 в 2 раза больше, чем работа газа в процессе 6−7.

2) В процессе 2−3 газ совершил в 4 раза большую работу, чем в процессе 6−7.

3) Температура газа в состоянии 3 меньше температуры газа в состоянии 7.

4) Температура газа в состоянии 2 равна температуре газа в состоянии 4.

5) Количество теплоты, отданное газом в процессе 3−4, в 2 раза больше количества теплоты, которое газ отдал в процессе 7−8.

На диаграмме p — V работа газа равна площади фигуры под графиком. Работа газа в процессе 2−3 равна работа в процессе 6−7 — что в 4 раза меньше чем в процессе 2−3 (утверждение 2 верно).

Согласно уравнению Клапейрона — Менделеева, температура газа является функцией его объема и давления:

В состоянии 3 температура газа равна в состоянии 7 — откуда следует, что утверждение 3 неверно.

В состоянии 2 температура газа равна а в состоянии 4 — а значит, утверждение 4 верно.

Согласно первому началу термодинамики Процессы 3−4 и 7−8 — изохорные. В этих процессах работа газа равна нулю, а внутренняя энергия изменяется следующим образом:

Отданное газом количество теплоты равно:

А значит, количество теплоты, отданное газом в процессе 3−4, в 4 раза больше количества теплоты, которое газ отдал в процессе 7−8 (утверждение 5 неверно).

На рисунке приведена зависимость давления p идеального газа, количество вещества которого равно ν = 2 моль, от его объёма V в процессе 1−2−3−4−5−6−7−8.

На основании анализа графика выберите два верных утверждения.

1) Работа газа в процессе 6–7 больше работы, которую совершили внешние силы над газом в процессе 4–5.

2) Температура газа в состоянии 8 выше температуры газа в состоянии 7.

3) В процессе 3–4 работа газа отрицательна.

4) Температура газа в состоянии 6 выше температуры газа в состоянии 2.

5) Изменение температуры газа в процессе 1–2 больше изменения температуры газа в процессе 5–6.

На диаграмме p — V работа газа равна площади фигуры под графиком. Работа газа в процессе 6–7 равна работа внешних сил над газом в процессе 4–5 равна (утверждение 1 верно).

Согласно уравнению Клапейрона — Менделеева, температура газа связана с его объёмом и давлением соотношением В состоянии 8 температура газа равна в состоянии 7 — (утверждение 2 неверно).

В процессе 3–4 объём газа не изменяется, а значит, его работа равна нулю (утверждение 3 неверно).

Читайте также:  Снижает артериальное давление парасимпатическая

В состоянии 2 температура газа равна а в состоянии 6 — (утверждение 4 верно).

Изменение температуры газа в процессе 1–2 равно изменения температуры газа в процессе 5–6 равно (утверждение 5 неверно).

Некоторое число молей одноатомного идеального газа изохорически нагревается из состояния p1 = 10 5 Па и t1 = 27 °С до давления p2 = 2p1. Чему равна совершённая газом работа?

В изохорном процессе газ не совершает работу.

На рисунке показано расширение газообразного гелия двумя способами: Найдите отношение работ газа в процессах 1–2 и 3–4.

Работу газа можно найти как площадь под графиком, изображающим процесс газа на диаграмме Заметим, что площади под графиками обоих процессов равны, то есть отношение совершённых работ равно единице.

Какую работу совершает газ при переходе из состояния 1 в состояние 3? (Ответ дайте в кДж.)

На диаграмме p—V работе, совершаемой газом при переходе из начального состояния в конечное, соответствует площадь под линией, изображающей процесс перехода. Для процесса 1—2—3 эта площадь показана на рисунке штриховкой. Таким образом, при переходе из состояния 1 в состояние 3 газ совершает работу

Поясните,почему умножение идет 2х10^5 ,когда газ совершает работу от 1 до 2, вроде должно быть 1х10^5,а по ответу получается от 0 до 2.

На участке 1-2 вообще не совершается работа, так как объем газа на этом этапе не изменяется. Вся работа совершается на участке 2-3. Общее правило следующее, если процесс изображен на диаграмме , то работа равна площади под графиком со знаком плюс, если объем увеличивается, и со знаком минус, если уменьшается. Для тепловой машины, работающей по циклу, полезная работа равна площади ограниченной этим циклом, это укладывается в ранее озвученное правило. Когда мы идем по «верхней» части цикла, работа идет в +, потом возвращаемся по «нижней» в исходную точку, работа теперь идет в -, в результате остается только кусок внутри.

Алексей, вот Вы сказали, что «на участке 1-2 вообще не совершается работа, так как объем газа на этом этапе не изменяется.»

а на участке 2-3 ведь не меняется давление.Так почему работа там совершается? Разве не A=pV ?

Не, не так. Давайте разбираться.

Будем выводить формулу, по которой можно посчитать работу совершенную газом. Когда газ работает? Когда он что-то перемешает. Для этого должен как-то меняться его объем. Например, газ расширяется и толкает поршень вверх, а с ним и какой-то груз, вот Вам и работа. То есть без изменения объема нет работы.

Чтобы вывести формулу, рассмотрим модельную задачу. Рассмотрим цилиндрический сосуд с газом. Пусть сосуд закрыт подвижным поршнем площади . Давление газа равно . Определим, какую работу совершит газ, когда поршень сдвинется на малое расстояние . Так как это работа на малом перемещении, то назовем ее элементарной работой и обозначим через . Работа газа равна произведению силы, с которой он давит на поршень, на перемещение поршня (газ давит нормально, поэтому косинуса не возникает): . Но сила, с которой газ давит на поршень связана с давлением газа соотношением: . Если перемещение поршня мало, то можно считать, что давление газа не изменяется сильно и что оно остается постоянным. Тогда: . Но — это как раз изменение объема газа . Окончательно имеем: .

Получив эту формулу, можно забыть о том, как она выводилась (про сосуд и поршень), она оказывается верной для любого малого изменения объема.

Теперь, чтобы найти работу на конечном изменении объема нужно просуммировать работы по малым изменения, в математике это делается при помощи интеграла: Если внимательно приглядеться, то тут можно как раз увидеть площадь под линией процесса на диаграмме . Вот почему говорят, что для поиска работы надо искать площадь под графиком на этой диаграмме.

Для частных случаев формула приобретает вид:

1) при изобарном процессе давление выносится за знак интеграла и получаем:

2) при изохорном объем не изменяется, поэтому пределы интегрирования совпадают, интеграл равен нулю, работа равна нулю.

3) при изотермическом процессе, давление уже изменяется с объемом, поэтому надо добавить в рассмотрение уравнение Клапейрона-Менделеева: . Следовательно, . А значит работа при изотермическом процессе равна:

Источник

Adblock
detector