Задание 24 ЕГЭ по физике · 7DC495
Тепловой баланс по графику
Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, график которого изображён на рисунке в координатах p – n, где p – давление газа, n – его концентрация. Определите, получает газ теплоту или отдаёт в процессах 1 – 2 и 2 – 3. Ответ поясните, опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Для идеального газа выполняется уравнение p=nkT. Поэтому температура газа пропорциональна отношению p/n.
T=pnk
На участке 1–2 концентрация n постоянна, а давление p увеличивается. Следовательно, температура газа возрастает.
n=const,p↑⇒T↑
Количество газа постоянно, поэтому n=N/V. При постоянной концентрации объём также постоянен, работа газа на участке 1–2 равна нулю. Для одноатомного идеального газа увеличение температуры означает увеличение внутренней энергии.
V=const,A1−2=0,ΔU1−2>0
По первому закону термодинамики на участке 1–2 газ получает теплоту.
Q1−2=ΔU1−2+A1−2>0
На участке 2–3 давление постоянно, а концентрация уменьшается. Из формулы T=p/(nk) следует, что температура увеличивается. Так как n=N/V, уменьшение концентрации означает увеличение объёма.
p=const,n↓⇒T↑,V↑
На участке 2–3 газ расширяется и совершает положительную работу. Одновременно температура возрастает, поэтому увеличивается внутренняя энергия.
A2−3>0,ΔU2−3>0
Следовательно, по первому закону термодинамики на участке 2–3 газ также получает теплоту.
Q2−3=ΔU2−3+A2−3>0
T=pnk
На участке 1–2 концентрация n постоянна, а давление p увеличивается. Следовательно, температура газа возрастает.
n=const,p↑⇒T↑
Количество газа постоянно, поэтому n=N/V. При постоянной концентрации объём также постоянен, работа газа на участке 1–2 равна нулю. Для одноатомного идеального газа увеличение температуры означает увеличение внутренней энергии.
V=const,A1−2=0,ΔU1−2>0
По первому закону термодинамики на участке 1–2 газ получает теплоту.
Q1−2=ΔU1−2+A1−2>0
На участке 2–3 давление постоянно, а концентрация уменьшается. Из формулы T=p/(nk) следует, что температура увеличивается. Так как n=N/V, уменьшение концентрации означает увеличение объёма.
p=const,n↓⇒T↑,V↑
На участке 2–3 газ расширяется и совершает положительную работу. Одновременно температура возрастает, поэтому увеличивается внутренняя энергия.
A2−3>0,ΔU2−3>0
Следовательно, по первому закону термодинамики на участке 2–3 газ также получает теплоту.
Q2−3=ΔU2−3+A2−3>0
Пример ответа
В процессах 1–2 и 2–3 газ получает теплоту.
Источник: Открытый банк ФИПИ 7DC495
Похожие задания
24Три одинаковых сосуда, содержащих разреженный газ, соединены друг с другом трубками малого диаметра: первый…Изменение количества газа · 003B5124Закрытый сверху вертикальный цилиндрический сосуд, заполненный воздухом, разделён тяжёлым поршнем, способным…Количество удалённого воздуха · 05A6DD24В запаянной с одного конца трубке находится влажный воздух, отделённый от атмосферы столбиком ртути длиной l…Тепловой баланс и тепловое равновесие · 060CB224Два одинаковых теплоизолированных сосуда соединены короткой трубкой с краном. В первом сосуде находится ν1 =2…Равновесие двух газов · 075E8424Закрытый вертикальный цилиндрический сосуд, заполненный идеальным газом, разделён на две части тяжёлым…Газ под поршнем: механическое равновесие · 0EEB9424В запаянной с одного конца стеклянной трубке, расположенной горизонтально, находится столбик воздуха длиной…Воздушный столбик и ртуть · 0F5292
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.