Тема . МКТ. Термодинамика

.03 Уравнение адиабаты. Политропические процессы. Теплоемкость газа

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#29558

На рисунке изображена система, состоящая из баллона объёмом V0 = 0,2  м3   и цилиндра с поршнем. Начальный объём баллона и цилиндра V1 = kV0   , где k = 2,72  . В системе находится воздух под давлением p =  105
 0   Па и при температуре T  = 300
 0  К, равной температуре наружного воздуха. Передвигая поршень, весь воздух из цилиндра закачивают в баллон. Определите количество теплоты, которое передаётся окружающей среде в следующих двух случаях.
1) Поршень передвигается медленно, так что в каждый момент времени вся система находится в тепловом равновесии с окружающей средой.
2) Поршень передвигается достаточно быстро, так что за время его перемещения можно пренебречь теплообменом с окружающей средой, но воздух внутри системы в каждый момент времени находится в равновесном состоянии. После завершения процесса перекачки температура воздуха в баллоне постепенно сравнивается с температурой окружающего воздуха. Примечание. Адиабатический процесс описывается уравнением pv γ  , где параметр γ = 7∕5  .
(Всеросс., 2006, финал, 11 )

PIC

Показать ответ и решение

В обоих случаях конечная температура воздуха в баллоне равна T0   , следовательно, его внутренние энергии в начальном и конечном состоянии одинаковы. Поэтому окружающей среде в каждом случае будет передано количество теплоты, равное работе внешних сил по перемещению поршня. Начальное состояние: T0 = 300  К, p0 = 105   Па, V1 = kV0 =  0,544  м3   ,       5-
CV  = 2 R  . Конечное состояние: T0 =  300  К, p1   , V0 = 0, 2  м3   . Показатель адиабаты γ =  7∕5 = 1,4.
Первый случай (квазистатическое перемещение поршня): происходит изо термическое сжатие, следовательно pV =  νRT0   , откуда p0V1 =  p1V0   .. Поскольку внутренняя энергия не меняется, то по первому закону термодинамики количество теплоты, полученное газом,

              V0              V0
             ∫               ∫  dV             V1
Q1  = ΔA1  =    pdV  = νRT0     --- = − νRT0ln ---=  − 0, 544 ⋅ 105 Д ж.
             V1              V1 V              V0
Знак – означает, что тепло отдаётся окружающим телам. Второй случай (быстрое перемещение поршня): происходит адиабатическое сжатие, следовательно,    γ
pV   = const  , или T    γ−1
TV     = const  . Из уравнения адиабаты T2V0γ−1=  T0V1γ−1   следует, что T2 =  T0kγ−1 ≈ 447,7  К. Работа газа при адиабатическом сжатии
                                                (       )
                                         5-       T2-                  4
ΔA1  = − ΔU2  =  − (νCV T2 − νCV T0) = − 2p)kV0   T0 − 1  =  − 6,69 ⋅ 10 Д ж
Внутренняя энергия газа возросла. Далее происходит охлаждение газа за счёт теплообмена с окружающей средой. Количество теплоты, переданное внешним телам, равно 6,69⋅ 104   Дж
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!