Задание 24 ЕГЭ по физике · 603BFB
Первый закон термодинамики: задача высокого уровня
Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре T1 =600 K и давлении p1 =4⋅ 10 5 Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его давление при расширении обратно пропорционально квадрату объёма. Конечное давление газа p2 = 10 5 Па. Какую работу совершил газ при расширении, если он отдал холодильнику количество теплоты Q=1247 Дж?
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Так как давление обратно пропорционально квадрату объёма, произведение pV2 остаётся постоянным:
p1V12=p2V22
Найдём отношение объёмов:
V2V1===2
Из уравнения состояния идеального газа pV=νRT получим отношение температур:
T2T1=p2V2p1V1=105⋅2V14⋅105⋅V1=12
Конечная температура газа равна:
T2=T12=300 K
Аргон является одноатомным идеальным газом, поэтому изменение его внутренней энергии равно:
ΔU=32νR(T2−T1)=32⋅1⋅8,31⋅(300−600)≈−3741 Дж
Газ отдал холодильнику 1247 Дж, поэтому количество теплоты, полученное газом, равно Qгаза=−1247 Дж. По первому закону термодинамики:
Qгаза=ΔU+A
Работа газа при расширении равна:
A=Qгаза−ΔU=−1247−(−3741)≈2494 Дж
p1V12=p2V22
Найдём отношение объёмов:
V2V1===2
Из уравнения состояния идеального газа pV=νRT получим отношение температур:
T2T1=p2V2p1V1=105⋅2V14⋅105⋅V1=12
Конечная температура газа равна:
T2=T12=300 K
Аргон является одноатомным идеальным газом, поэтому изменение его внутренней энергии равно:
ΔU=32νR(T2−T1)=32⋅1⋅8,31⋅(300−600)≈−3741 Дж
Газ отдал холодильнику 1247 Дж, поэтому количество теплоты, полученное газом, равно Qгаза=−1247 Дж. По первому закону термодинамики:
Qгаза=ΔU+A
Работа газа при расширении равна:
A=Qгаза−ΔU=−1247−(−3741)≈2494 Дж
Пример ответа
Работа газа при расширении A ≈ 2,5·103 Дж.
Источник: Открытый банк ФИПИ 603BFB
Похожие задания
24Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре <?import namespace = m urn = "htt…Первый закон термодинамики: задача высокого уровня · 97E7BE24Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре <?import namespace = m urn = "htt…Первый закон термодинамики: задача высокого уровня · A2199F24Один моль одноатомного идеального газа переводят из состояния 1 в состояние 2 таким образом, что в ходе…Первый закон термодинамики: задача высокого уровня · BB79C324Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре <?import namespace = m urn = "htt…Первый закон термодинамики: задача высокого уровня · F1C0D824Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре <?import namespace = m urn = "htt…Первый закон термодинамики: задача высокого уровня · FA180A24Три одинаковых сосуда, содержащих разреженный газ, соединены друг с другом трубками малого диаметра: первый…Изменение количества газа · 003B51
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.