Задание 24 ЕГЭ по физике · FA180A
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. Конечный объём газа вдвое больше начального. 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, можно записать:
pV2=const
При увеличении объёма в два раза конечное давление уменьшается в четыре раза:
p2=p1V1V22=p14
Из уравнения состояния идеального газа следует:
T2T1=p2V2p1V1=14⋅2=12
Конечная температура газа равна:
T2=T12=300 К
Аргон — одноатомный идеальный газ, поэтому изменение его внутренней энергии равно:
ΔU=32nR(T2−T1)=32⋅1⋅8,31⋅(300−600)=−3739,5 Дж
По первому закону термодинамики количество теплоты, переданное газу, равно сумме изменения внутренней энергии и работы газа:
Q=ΔU+A=−3739,5+2493=−1246,5 Дж
Отрицательный знак означает, что газ отдал окружающей среде теплоту, модуль этого количества равен 1246,5 Дж.
pV2=const
При увеличении объёма в два раза конечное давление уменьшается в четыре раза:
p2=p1V1V22=p14
Из уравнения состояния идеального газа следует:
T2T1=p2V2p1V1=14⋅2=12
Конечная температура газа равна:
T2=T12=300 К
Аргон — одноатомный идеальный газ, поэтому изменение его внутренней энергии равно:
ΔU=32nR(T2−T1)=32⋅1⋅8,31⋅(300−600)=−3739,5 Дж
По первому закону термодинамики количество теплоты, переданное газу, равно сумме изменения внутренней энергии и работы газа:
Q=ΔU+A=−3739,5+2493=−1246,5 Дж
Отрицательный знак означает, что газ отдал окружающей среде теплоту, модуль этого количества равен 1246,5 Дж.
Пример ответа
Газ отдал 1246,5 Дж теплоты, то есть примерно 1,25 кДж.
Источник: Открытый банк ФИПИ FA180A
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 · F1C0D824Три 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 · 05A6DD
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.