№30. Вариант 8(Физика подготовка к ЕГЭ 2016. Под ред. Л.М. Монастырского
Решаем задачу №30. Вариант 8(Физика подготовка к ЕГЭ 2016. Под ред. Л.М. Монастырского). 1 моль идеального газа совершает процесс, при котором его объем меняется пропорционально корню квадратному из температуры. Какую работу при этом совершает газ, если его температура повышается на 30К.
Решение: т.к. меняется температура и объем, то графически в координатах (P,V) процесс можно представить (см. рис), видно, что работа равна площади трапеции: A=(P1+P2)(V2-V1)/2=P1V1(1+P2/P1)(V2/V1-1)/2.
Материалы раздела: Решения задач
Иродов 2.148. Идеальный газ в количестве ν = 2,2 моля находится в одном из двух теплоизолированных сосудов, соединенных между собой трубкой с краном. В другом сосуде — вакуум. Кран открыли, и газ заполнил оба сосуда, увеличив свой объем в n = 3,0 раза. Найти приращение энтропии газа. Скачать решение: Скачать решение задачи
Иродов – 2.146
Иродов 2.146. Один моль идеального газа с известным значением теплоемкости CV совершает процесс, при котором его энтропия S зависит от температуры Т как S = α/T, где α — постоянная. Температура газа изменилась от T1 до T2. Найти: а) молярную теплоемкость газа как функцию его температуры; б) количество тепла, сообщенное газу; в) работу, которую совершил […]
Иродов – 2.145
Иродов 2.145. Найти температуру Т как функцию энтропии S вещества для политропического процесса, при котором теплоемкость вещества равна С. Известно, что при температуре T0 энтропия вещества равна S0. Изобразить примерные графики зависимости Т (S) при С > 0 и С < 0. Скачать решение: Скачать решение задачи
Иродов – 2.144
Иродов 2.144. В некотором процессе температура вещества зависит от его энтропии S по закону T = aSn, где a и n — постоянные. Найти соответствующую теплоемкость C вещества как функцию S. При каком условии C < 0? Скачать решение: Скачать решение задачи
Иродов – 2.143
Иродов 2.143. Найти приращение энтропии алюминиевого бруска массы m = 3,0 кг при нагревании его от температуры T1 = 300 К до T2 = 600 К, если в этом интервале температур удельная теплоемкость алюминия c = a + bT, где a = 0,77 Дж/(г * К), b = 0,46 мДж/(г*К2). Скачать решение: Скачать решение задачи
Иродов – 2.141
Иродов 2.141. Один моль ван-дер-ваальсовского газа, имевший объем V1 и температуру T1, переведен в состояние с объемом V2 и температурой T2. Найти соответствующее приращение энтропии газа, считая его молярную теплоемкость CV известной. Скачать решение: Скачать решение задачи
Иродов – 2.140
Иродов 2.140. Найти приращение энтропии одного моля ван-дер-ваальсовского газа при изотермическом изменении его объема от V1 до V2. Поправки Ван-дер-Ваальса считать известными. Скачать решение: Скачать решение задачи
Иродов – 2.139
Иродов 2.139. Один моль идеального газа совершает процесс, при котором энтропия газа изменяется с температурой T по закону S = aT + CV ln T, где a — положительная постоянная, CV — молярная теплоемкость данного газа при постоянном объеме. Найти, как зависит температура газа от его объема в этом процессе, если при V = V0 […]
Иродов – 2.138
Иродов 2.138. Идеальный газ с показателем адиабаты γ совершает процесс по закону p = p0 — αV, где p0 и α — положительные постоянные, V — объем. При каком значении объема энтропия газа окажется максимальной? Скачать решение: Скачать решение задачи
Иродов – 2.137
Иродов 2.137. Процесс расширения ν = 2,0 моля аргона происходит так, что давление газа увеличивается прямо пропорционально его объему. Найти приращение энтропии газа при увеличении его объема в α = 2,0 раза. Скачать решение: Скачать решение задачи
Моль идеального одноатомного газа перевели из состояния 1 в состояние 2, увеличивая его объем и непрерывно подводя тепло от нагревателя. При этом температура газа в состоянии 2 оказалась равной температуре
в состоянии 1, а его давление стало равным
. Затем газ изобарически сжали до объема
и из этого состояния 3 изохорически вернули в состояние 1. Найти работу газа на участке
, если КПД проведенного цикла равен
.
По условию задачи на первом участке цикла газ, непрерывно получая тепло от нагревателя, расширяется и, следовательно, совершает работу. Поскольку температуры газа в начале (точка 1) и в конце (точка 2) этого участка одинаковы, то совершенная газом на этом участке работа
должна быть равна количеству теплоты
, полученной газом. При изобарическом сжатии (участок 2) температура газа в соответствии с уравнением состояния идеальных газов должна непрерывно падать. Поскольку при этом над газом совершают положительную работу, то согласно I началу термодинамики газ на этом участке должен отдавать тепло. На последнем участке цикла газ изохорически возвращают в исходное состояние. Следовательно, на этом участке температура газа должна увеличиться до первоначальной. Поскольку при изохорическом процессе работа газа равна нулю, то увеличение температуры и, следовательно, внутренней энергии газа, на третьем участке может произойти только за счет теплоты, получаемой от нагревателя.
Если абсолютную температуру газа в начале третьего участка обозначить
, то полученное газом тепло на третьем участке должно быть равно
, где R — универсальная газовая постоянная. Температуры Т и Т
согласно уравнению Клапейрона-Менделеева можно определить из соотношений:
— объем газа в точке 2. Учитывая, что
,
и КПД цикла
, из написанных уравнений получим, что искомая работа газа на первом участке равна