Меню

На pv диаграмме показано как изменялось давление

Задание 9 ЕГЭ по физике

Термодинамика. Работа в термодинамике, первый закон термодинамики, КПД тепловой машины

Девятое задание ЕГЭ по физике проверяет знания по разделам «Молекулярная физика» и «Термодинамика». Это задание базового уровня. В нём отсутствует возможность выбора ответа. Особое внимание надо уделить теме «Насыщенный пар. Относительная влажность воздуха». Качественное понимание всех происходящих процессов приведет к правильному решению задачи.

1. Относительная влажность воздуха в сосуде, закрытом поршнем, равна 40%. Во сколько раз необходимо уменьшить объём сосуда, чтобы водяной пар в нём стал насыщенным?

Ответ: в___________________________ раз(а).

Относительная влажность равна 100% в случае, если водяной пар становится насыщенным. Увеличение влажности при постоянной температуре происходит из-за роста парциального давления водяного пара. Это давление растет с уменьшением объёма сосуда.

Относительная влажность равна 100% в случае, если водяной пар становится насыщенным. Увеличение влажности при постоянной температуре происходит из-за роста парциального давления водяного пара. Это давление растет с уменьшением объёма сосуда.

Отношение влажностей воздуха будет равно обратному отношению объемов сосуда.

У идеального теплового двигателя Карно температура нагревателя 327°С, а температура холодильника 27°С. Определите КПД теплового двигателя.

Формула для расчета КПД идеальной машины имеет вид: подставим сюда данные из условия задачи, переведя температуру в градусы Кельвина.

Секрет решения: В формуле для расчета КПД идеальной тепловой машины необходимо переводить температуру в градусы Кельвина. Если в числителе разность температур по обеим шкалам одинаковая, то в знаменателе температура должна быть строго по абсолютной шкале.

3. На рисунке показан график изменения состояния постоянной массы одноатомного идеального газа. В этом процессе газ получил количество теплоты, равное 3 кДж. На сколько в результате этого увеличилась его внутренняя энергия?

Ответ: на ___________________________ кДж

Для решения задачи необходимо применить первый закон термодинамики

Так как график проходит через начало координат, то он характеризует изохорный процесс (V = const). При этом процессе газ работу не совершает, работа внешних сил также равна нулю. Поэтому первый закон термодинамики принимает вид Так как газ получил 3 кДж теплоты, то оно полностью пошло на изменение его внутренней энергии.

4. На pV-диаграмме (см. рисунок) показано, как изменялось давление газа при его переходе из состояния 1 в состояние 3. Каково отношение работ газа в процессах 12 и 23?

На pV-диаграмме работа, совершенная газом, численно равна площади под графиком. На участке 1-2 надо найти площадь прямоугольника, на участке 2-3 площадь трапеции.

Понимание того, как термодинамические процессы изображаются на графиках, необходимо при решении задач, и особенно задач второй части. Любой график – это тот же самый текст, только имеющий другой вид (форму).

Читайте также:  Измерение гидростатического давления установка

Источник

На pv диаграмме показано как изменялось давление

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:

Читайте также:  Где находиться датчик давления масла ваз 2107 карбюратор

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).

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.

Читайте также:  Что будет если ездить на низком давлении в шине

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