Комбинированная задача по теме «Термодинамика. Первый закон термодинамики» для подготовки к ЕГЭ по физике, 10-11 класс.
Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре Т1 = 600 К и давлении р1 = 4*105 Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его давление обратно пропорционально квадрату объёма. Конечное давление газа р2=105 Па. Какую работу совершил газ, если он отдал холодильнику количество теплоты Q = 1247 Дж?
Количество теплоты, отданное или полученное газом в ходе какого-либо процесса, определяется по первому закону термодинамики. Записывая этот закон, можно сразу же выразить неизвестную в задаче величину — работу газа.
Далее по известной термодинамической формуле расписываем изменение внутренней энергии газа. В итоге задача сводится к определению конечной температуры газа.
Для определения конечной температуры, используем условие, согласно которому давление газа обратно пропорционально квадрату объёма. Чтобы определить зависимость давления идеального газа от его температуры, записываем также уравнение Менделеева — Клапейрона. Исключая объём из последних двух уравнений, находим искомую зависимость. Из последней зависимости и определяем конечную температуру газа. А следовательно, отвечаем на вопрос задачи о нахождении работы газа.
Скачать другие задачи для подготовки к ЕГЭ, Вы можете на этой странице.
Поделиться с друзьями
пожалуйста, расскажите подробнее, откуда появилось утверждение, что P~T^2?
По условию задачи сказано, что давление обратно пропорционально квадрату объёму, то есть p~1/V^2. Кроме всего прочего у нас есть уравнение Менделеева-Клапейрона pV=vRT. Если Вы выразите объём из второго уравнения и подставите аккуратно в первое, то у Вас как раз и получиться, что давление в нашем процессе прямо пропорционально квадрату объёма P~T^2. Записав это соотношение для начального и конечного состояния, выражаем конечную температуру.
Извините, а разве не 2500 Дж получится? Ведь Q, которое отдано холодильнику, будет со знаком минус.
Да, Q с минусом берётся. Но изменение внутренней энергии тоже получается с минусом. Минус на минус — даёт плюс. Поэтому работа газа получается со знаком «+»
пересчитайте конечный результат, А=-1247-1,5*1*8,31*600(0,5-1)=-1247+3739,5=2492,5Дж или приблизительно 2,5кДж
Полностью согласен с Юлей. Здесь газ отдает теплоту 1247 Дж по условию, внутренняя энергия уменьшается на 3470 Дж, так как температура уменьшается, ну а работа газа положительна из-за расширения и равна 2493 Дж: -1247 = -3470 +2493