Задание 24 ЕГЭ по физике · F1C0D8
Первый закон термодинамики: задача высокого уровня
Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре <?import namespace = m urn = "http://www.w3.org/1998/Math/MathML" implementation = "#MathPlayer" declareNamespace />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. Какое количество теплоты газ отдал при расширении, если при этом он совершил работу A=2493 Дж?
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Так как давление обратно пропорционально квадрату объёма, произведение pV2 постоянно:
p1V12=p2V22
Определим отношение объёмов:
V2V1===2
Из уравнения состояния идеального газа для одного и того же количества газа:
T2T1=p2V2p1V1=105⋅2V14⋅105⋅V1=12
Конечная температура газа равна:
T2=T12=300 K
Аргон — одноатомный идеальный газ, поэтому изменение его внутренней энергии:
ΔU=32nR(T2−T1)=32⋅1⋅8,31⋅(300−600)≈−3739,5 J
По первому закону термодинамики количество теплоты, полученное газом, равно сумме изменения внутренней энергии и работы газа:
Q=ΔU+A=−3739,5+2493=−1246,5 J
Отрицательное значение Q означает, что газ отдал теплоту. Количество отданной теплоты равно модулю полученного значения.
p1V12=p2V22
Определим отношение объёмов:
V2V1===2
Из уравнения состояния идеального газа для одного и того же количества газа:
T2T1=p2V2p1V1=105⋅2V14⋅105⋅V1=12
Конечная температура газа равна:
T2=T12=300 K
Аргон — одноатомный идеальный газ, поэтому изменение его внутренней энергии:
ΔU=32nR(T2−T1)=32⋅1⋅8,31⋅(300−600)≈−3739,5 J
По первому закону термодинамики количество теплоты, полученное газом, равно сумме изменения внутренней энергии и работы газа:
Q=ΔU+A=−3739,5+2493=−1246,5 J
Отрицательное значение Q означает, что газ отдал теплоту. Количество отданной теплоты равно модулю полученного значения.
Пример ответа
Газ отдал примерно 1,25·103 J теплоты.
Источник: Открытый банк ФИПИ F1C0D8
Похожие задания
24Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре T1 =600 K и давлении p1 =4⋅ 10 ^(5) Па, расширяется…Первый закон термодинамики: задача высокого уровня · 603BFB24Один 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 · 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.