.02 Термодинамика
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В вертикальном цилиндре с гладкими стенками под массивным металлическим поршнем находится одноатомный
идеальный газ. В начальном состоянии поршень массой и площадью основания
покоится на высоте
, опираясь
на выступы (см. рис. 1). Давление газа
равно внешнему атмосферному. Какое количество теплоты
нужно
сообщить газу при медленном его нагревании, чтобы поршень оказался на высоте
(см. рис. 2)? Тепловыми потерями
пренебречь
Расставим силы, действующие на поршень в процессе движения
Здесь – давление газа.
До момента, пока
поршень будет покоится, давление газа увеличиваться. При достижении равновесия
Поршень начнет двигаться вверх, а так как нагревание медленное, то процесс движения можно считать изобарным. Запишем первое начало термодинамики:
где — работа газа,
— изменение внутренней энергии газа.
Изменение внутренней энергии равно:
где – количество вещества,
– изменение температуры газа.
Работа газа во всем процессе равна работе газа при изобарном расширении, так как до этого момента объём газа не
изменялся:
Здесь – изменение объёма газа.
Пусть – начальный объём,
– конечный объём. Уравнение Клапейрона–Менделеева в начале и в конце
дает:
|
где – начальная температура газа,
– конечная температура газа.
Вычтем и получим:
Тогда изменение внутренней энергии газа равно:
Тогда искомая величина равна:
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: описано условие равновесия поршня, записана формула внутренней энергии одноатомного идеального газа, первый закон термодинамики. Сказано, что процесс движения поршня является изобарным расишернием газа, записана формула расчета работы газа в изобарном процессе. Записано уравнение Менделеева-Клапейрона); | |
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

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!