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#54762

Один моль одноатомного идеального газа переводят из состояния 1 в состояние 2 таким образом, что в ходе процесса давление газа возрастает прямо пропорционально его объему. В результате плотность газа уменьшается в α= 2  раза. Газ в ходе процесса получает количество теплоты Q = 20  кДж. Какова температура газа в состоянии 1?

Источники: Основная волна 2013

Показать ответ и решение

Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона:

pV = νRT,

где p  – давление газа, V  – его объем, ν  – количество вещества, T  – температура газа.
Тогда

pV
T--= νR =const.

Плотность газа

ρ= m-,
    V

где m  – масса газа.
По условию плотность уменьшилась в α  раз, значит, объём увеличился в α  раз. При этом также по условию p = βV  , где   β  – некоторый коэффициент.
Запишем первое начало термодинамики

Q= ΔU  +A,

где Q  – количество подведенного тепла, ΔU  – изменение внутренней энергии, A  – работа газа.
Изменение внутренней энергии

ΔU = 3νR(Tk − Tн),
     2

где Tk  – конечная температура газа, Tн  – начальная температура газа.
Тогда изменение внутренней энергии

       3            3
ΔU12 = 2νR(T2− T1)= 2(p2V2− p1V1).

Изобразим график процесса в координатах p  -V  :

PIC

Работа газа равна площади под графиком

     p + p           1
A12 =-12--2(V2− V1) = 2(p1V2− p1V1+ p2V2 − p2V1).

Так как p= βV  , то p1V2 = p2V1  , тогда

A12 = 1(p2V2− p1V1).
      2

Значит

      3             1
Q12 = 2(p2V2 − p1V1)+ 2(p2V2 − p1V1)= 2(p2V2− p1V1)

Так как по условию p= βV  , то

                (  )2
p2 = V2⇒  p2V2-=  V2   = α2
p1   V1   p1V1    V1

Значит

           2
Q12 = 2p1V1(α − 1),

с учётом уравнения Менделеева-Клапейрона:

            2           ---Q12----  ------------20-кДж-------------
Q12 = 2νRT1(α − 1)⇒ T1 = 2νR(α2− 1) = 2⋅1 моль⋅8,31 Дж/ (м оль⋅ К )(22− 1) ≈ 400 К
Ответ:

     ---Q12----
T1 = 2νR(α2− 1) ≈ 400 К

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: записано уравнение Менделеева-Клапейрона, формула плотности, первый закон термодинамики, описана линейная связь между давлением и объемом, записана формула изменения внутренней энергии одноатомного идеального газа, верно найдена работа графика в процессе);

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!