Присоединиться

Физика·Молекулярная физика. Термодинамика (расчетная задача высокого·11 класс

Найдите количество теплоты, сообщенное газу в данном процессе 1-2-3.

Условие

Над одним молем идеального одноатомного газа провели процесс 1-2-3, график которого приведен на рисунке в координатах V/V1V/V_1 и p/p1,p/p_1, где V1=1м3V_1=1 м^{3} и p1=2105p_1 = 2 \cdot 10^{5} Па — объем и давление газа в состоянии 1. Найдите количество теплоты, сообщенное газу в данном процессе 1-2-3.

Рисунок к задаче

Критерии оценивания выполнения задания | Баллы | Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: первое начало термодинамики, уравнение Клапейрона — Менделеева и выражения для работы и внутренней энергии идеального одноатомного газа); II) описаны все вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением, возможно, обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений, используемых в условии задачи); III) проведены необходимые математические преобразования (допускается вербальное указание на их проведение) и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. | 3 | Правильно записаны необходимые положения теории и физические законы, закономерности, проведены необходимые преобразования, и представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. Но имеется один из следующих недостатков. Записи, соответствующие одному или обоим пунктам — II и III, — представлены не в полном объеме или отсутствуют.ИЛИ При ПОЛНОМ правильном решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты, не заключены в скобки, рамку и т. п.).ИЛИ При ПОЛНОМ решении в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца.ИЛИ При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка. | 2 | Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких- либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа.ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.ИЛИ В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1 | Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0 | Максимальный балл | 3 |

Ответ

@@M18@@

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    Решение. Согласно первому началу термодинамики количество теплоты Q, сообщенное газу, расходуется на работу газа A и изменение его внутренней энергии ΔU:\Delta U: Q=A+ΔUQ = A + \Delta U Работа газа на изобарическом участке 1-2 равна A12=p1(V2V1)=p1V1(V2V11),A_12=p_1 ( V_2 - V_1 ) =p_1V_1 ( \frac{V_2}{V_1} - 1 ) , а на изохорическом участке 2-3 она равна нулю: A23=0A_23=0 Как видно из рисунка, V2V1=4,\frac{V_2}{V_1} =4, и суммарная работа в процессе 1-2-3 равна A13=A12=3p1V1A_13=A_12=3p_1V_1 Внутренняя энергия одного моля идеального одноатомного газа: U=32RTU= \frac{3}{2} RT Согласно уравнению Клапейрона — Менделеева для одного моля идеального газа имеем pV=RT,pV=RT, так что U=32pVU= \frac{3}{2} pV Изменение внутренней энергии газа в процессе 1-2-3 равно, таким образом, ΔU13=U3U1=32(p3V3p1V1)=32p1V1(p3p1V3V11)\Delta U_13=U_3 - U_1= \frac{3}{2} ( p_3V_3 - p_1V_1 ) = \frac{3}{2} p_1V_1 ( \frac{p_3}{p_1} \cdot \frac{V_3}{V_1} - 1 ) Как видно из рисунка, p3p1=3,V3V1=V2V1=4,\frac{p_3}{p_1} =3, \frac{V_3}{V_1} = \frac{V_2}{V_1} =4, и ΔU13=32p1V1(341)=332p1V1=16,5p1V1\Delta U_13= \frac{3}{2} p_1V_1 ( 3 \cdot 4 - 1 ) = \frac{33}{2} p_1V_1=16,5p_1V_1 Окончательно получаем Q123=A13+ΔU13=3p1V1+16,5p1V1=19,5p1V1=3900кДжQ_123=A_13 + \Delta U_13=3p_1V_1 + 16,5p_1V_1=19,5p_1V_1=3900кДж Ответ: ΔQ123=19,5p1V1=3900кДж\Delta Q_123=19,5p_1V_1=3900кДж Примечание.Данные, указанные в условии, неправдоподобны, в состоянии 1 у газа должна быть температура 24000 К, а в состоянии 3 — 290000 К.

Осталось ещё 1 шаг — откроются после входа:

  • Полный разбор с проверкой ответа
Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «Молекулярная физика. Термодинамика (расчетная задача высокого»

Найдите количество теплоты, сообщенное газу в данном процессе 1-2-3. — решение с объяснением | Lom Ai