Тема . №24 МКТ. Термодинамика (Расчетная задача высокого уровня сложности)

.02 Термодинамика

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №24 мкт. термодинамика (расчетная задача высокого уровня сложности)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#22065

На рисунке изображено изменение состояния 1 моль неона. Начальная температура газа  ∘
0 C  . Какое количество теплоты сообщено газу в этом процессе?

PIC

Показать ответ и решение

Зависимость в процессе:

T = αV,

где α  – некоторый постоянный коэффициент.
Запишем закон Менделеева-Клапейрона:

pV = νRT,

где p  — давление газа под поршнем, V  — объем газа, ν  — количество вещества газа, R  — универсальная газовая постоянная, T  — температура газа.
Отсюда:

pV-= νR =const.
T

Для нашего процесса:

-pV- = const⇒ p = αconst.
αV

Значит, рассматриваемый процесс — изобарный.
Запишем первое начало термодинамики:

Q =A + ΔU   (1)

где A  — работа газа, ΔU  — изменение внутренней энергии газа.
Работа газа и изменение его внутренней энергии равны:

                       3
A = pΔV   (2)     ΔU  = 2νRΔT   (3)

Подставим (2), (3) в (1):

Q = pΔV  + 3νRΔT   (4)
          2

Для изобарного процесса справедливо равенство: pΔV  = νRΔT  .
Тогда уравнение (4) примет вид:

           3        5
Q = νRΔT + 2νRΔT  = 2νRΔT

При этом по закону Гей-Люссака:

V2=  V0⇒ T2 = T0V2= T05V0= 5T0
T2   T0         V0    V0

Изменение температуры равно:

ΔT  = 5T0 − T0 = 4T0

Тогда

Q = 10νRT  =10 ⋅1⋅8,31⋅(0+ 273)= 22686,3 Д ж
         0
Ответ:

Q = 10νRT0 = 22686,3 Д ж

Критерии оценки

Критерии оценивания выполнения задачи

Баллы

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

3

I) записаны положения теории и физические законы,

закономерности, применение которых необходимо для решения

задачи выбранным способом (в данном случае: первый закон термодинамики, уравнение Менделеева – Клапейрона (возможно решение через закон Шарля), формула внутренней энергии одноатомного идеального газа, формула работы газа в изобарном процессе. Доказано, что данный процесс является изобарным);

II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения

физических величин (за исключением обозначений констант,

указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии

задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при

написании физических законов);

III) представлены необходимые математические преобразования и

расчёты, приводящие к правильному числовому ответу

(допускается решение «по частям» с промежуточными

вычислениями);

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения

искомой величины

Правильно записаны все необходимые положения теории,

2

физические законы, закономерности, и проведены необходимые

преобразования, но имеется один или несколько из следующих

недостатков

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном

объёме или отсутствуют.

И (ИЛИ)

В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно,

неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены

в скобки, рамку и т.п.).

И (ИЛИ)

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях

допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не

доведены до конца.

И (ИЛИ)

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка

Представлены записи, соответствующие одному из следующих

1

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

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным

0

критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл

3

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!