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#38984

На рисунке изображён график циклического равновесного процесса, проводимого над одним молем идеального одноатомного газа. По горизонтали отложена работа, совершённая газом с момента начала процесса, по вертикали — количество теплоты, полученное газом. Изобразите график процесса в (pV  )-координатах и определите отношение максимальной температуры газа к его минимальной температуре.

PIC

Источники: МОШ 2009, 10

Показать ответ и решение

1) Рассмотрим процесс 1-2:

A12 = 0;  Q12 =  4 кД ж ⇒  V1 = V3

Следовательно процесс 1-2 – изохорный (объём увеличивается);
2) Рассмотрим процесс 2-3:

A23 = 4 кД ж;   Q23 =  4 к Дж ⇒  T2 = T3

Следовательно процесс 2-3 – изотермический;
3) Рассмотрим процесс 3-4:

A   = 0;  Q    = − 4 кД ж ⇒  V  = V
 34         34                3    4

Следовательно процесс 3-4 – изохорный (объём уменьшается);
4) Рассмотрим процесс 4-1:

A41 = − 2 кД ж;   Q41 =  − 2 кД ж ⇒  T4 = T1

Следовательно процесс 4-1 – изотермический;
Исходя из этого график процесса в (pV  )-координатах будет состоять из двух изотерм и двух изохор:

PIC

5) Пусть в точке 1, газ имеет давление p0   и объём V0   . Запишем работу газа в изотермических процессах:

              V3
A23 = νRT2  ln ---=  4 к Дж
              V0

A41 =  νRT1 ln V0-= − νRT1 ln V3-= − 2 кД ж
               V3             V0

   A23    T2
⇒  A---=  T--= 2
     41     1

Это и есть отношение максимальной температуры к минимальной. Так как процесс 1-2 изохорный, то тогда давление в точке 2 будет также в 2 раза больше давления в точке 1, то есть p2 = 2p0   .
6) Найдём температуру T
  1   используя процесс 1-2:

               3                3
Q12 =  ΔU12 =  -νR (T2 − T1) =  -νRT1  = 4 кД ж
               2                2

Следовательно:

      2Q
T1 =  ---12≈  320,1 К
      3νR

7) Найдём отношение объёмов, используя работу в изотермическом процессе 2-3:

A   =  νR (2T )ln V3-= 4 кД ж
  23         1    V0

Тогда:

  V       A          3A  νR      3A      3
ln -3-=  ----23---= ----23-----=  ---23 = --
  V0    νR (2T1)   2νR  ⋅ 2Q12   4Q12    4

V3-   3∕4             3∕4
V0 = e   ⇒  V3 = V0 ⋅ e

8) Тогда из уравнения Менделеева-Клапейрона:

     2p V      2p
p3 = ---03∕04 = -3∕04
     V0e      e

p  =  p0V0---p0-
 4    V0e3∕4 e3∕4

Итоговый график будет выглядеть так:

PIC

Ответ:
Критерии оценки

Критерии оценивания выполнения задачи

Баллы

Записана формула работы газа

2

Первый закон термодинамики

2

Формула изменения внутренней энергии

2

График построен в требуемых координатах

2

Представлен правильный ответ

2

Максимальный балл

10

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!