Тема . МКТ. Термодинамика

.01 Термодинамика процесса

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела мкт. термодинамика
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#29511

Горизонтальный цилиндр длины L = 0,5  м вначале открыт в атмосферу и заполнен воздухом при температуре T0 = 300  К. Цилиндр плотно закрывают тонким поршнем и охлаждают. Поршень смещается и останавливается на расстоянии h = 0,4  м от дна. Далее цилиндр нагревают до температуры T0   , при которой поршень останавливается на расстоянии H =  0,46  м от дна. Атмосферное давление P0 = 100  кПа, площадь поперечного сечения цилиндра S  = 0,1  м2
 .  Внутренняя энергия воздуха      5
U =  -P V
     2  , где P  – давление, V  – объем. Считать силу трения, действующую на поршень, постоянной в процессе движения поршня.
1. До какой температуры T1   был охлажден воздух в цилиндре?
2. Найдите силу трения F тр   , действующую на поршень в процессе движения поршня.
3. Какое количество Q  теплоты подвели к воздуху в цилиндре в процессе нагревания к тому моменту, когда поршень начал смещаться?

Показать ответ и решение

Сделаем рисунок с изображением состояний

PIC

1) Запишем второй закон Ньютона для двух случаев:

(
{
  P1S +  Fтр = P0S
(                     ⇒  P1 + P2 = 2P0   (1)
  P2S  = P0S +  Fтр

Из уравнения Менделеева-Клапейрона:

P V  = νRT  ⇒  P-V- = νR  ⇒  P0V0-=  P2V2-⇒  P2 =  P0V0-
                T             T0      T0             V2

Также

                          V0
P1 = 2P0 − P2 =  2P0 − P0 V--
                           2

Из Уравнения Менделеева-Клапейрона:

P  V    P  V            P  V
--1-1 = --0-0 ⇒  T1 = T0--1-1.
  T1      T0            P0V0

Следовательно,

        (         )
           h-  -h-
T1 = T0  2 L − H    ≈ 219 К

2) Сила трения из второго закона Ньютона равна

                        L −  H
F тр = (P2 − P0 )S = P0S ------- ≈ 870 Н
                          H

3) Пока поршень не смещается объём газа неизменен, значит, работа газа равна нулю. По первому закону термодинамики:

                  ( L     )
Q  = ΔU  =  5hSP0   ---− 1   ≈ 1,7 кД ж
                    H
Ответ:

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!