Все задания из банка ФИПИ в КЭС Термодинамика к ЕГЭ по физике с ответами.
2.2 Термодинамика 2.2.1 Тепловое равновесие и температура 2.2.2 Внутренняя энергия 2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение 2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива 2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме 2.2.7 Первый закон термодинамики 2.2.8 Второй закон термодинамики тока. Необратимые процессы 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД 2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно 2.2.11 Уравнение теплового баланса
Выбор ответов из предложенных вариантов (30)
Выберите один или несколько правильных ответов.
Горячее вещество, первоначально находившееся в жидком состоянии, медленно охлаждали. Мощность теплоотвода постоянна. В таблице приведены результаты измерений температуры вещества с течением времени.
Время, мин. |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
Температура, °С |
250 |
242 |
234 |
232 |
232 |
232 |
230 |
216 |
Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых измерений, и укажите их номера.
1) Температура плавления вещества в данных условиях равна 232 °С.
2) Через 20 мин. после начала измерений вещество находилось только в твёрдом состоянии.
3) Удельная теплоёмкость вещества в жидком и твёрдом состояниях одинакова.
4) Через 30 мин. после начала измерений вещество находилось только в твёрдом состоянии.
5) Процесс кристаллизации вещества занял более 25 мин.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
14
1 Да, так как здесь был отвод тепла без изменения Т
2 Нет. Вещество находилось в двух состояниях.
3 Нет, так как изменение Т за равные промежутки времени в этих состояниях различны
4 Нет, 10 минут
Номер: 35852E
Выберите один или несколько правильных ответов.
На рисунке показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом, в координатах р–Т, где р – давление газа, Т – абсолютная температура газа. Количество вещества газа постоянно.
Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующих процессы на графике.
1) Газ за цикл совершает положительную работу.
2) В процессе АВ газ получает положительное количество теплоты.
3) В процессе ВС внутренняя энергия газа уменьшается.
4) В процессе СD над газом совершают работу внешние силы.
5) В процессе DA газ изотермически расширяется.
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
12
1 Да. В течение цикла, где газ возвращается от меньшей энергии до большей и обратно он в любом случае будет совершать работу.
2 Да, так как растет Т и давление.
3 Нет. Температура остается прежней, а давление падает из-за изменения объема.
4. Нет. Здесь происходит остывание.
5. Нет. Он сжимается.
Номер: 76FFD5
Выберите один или несколько правильных ответов.
Выберите все верные утверждения о физических явлениях, величинах и закономерностях. Запишите цифры, под которыми они указаны.
1) Сила Архимеда, действующая на тело, полностью погружённое в жидкость, прямо пропорциональна объёму тела.
2) Теплопередача путём конвекции наблюдается в жидкостях и газах.
3) При последовательном соединении резисторов напряжения на всех резисторах одинаковы.
4) Вследствие интерференции электромагнитных волн происходит перераспределение энергии в пространстве: энергия концентрируется в максимумах и не поступает в минимумы интерференции.
5) Заряды атомных ядер изотопов химического элемента различны, но массы их одинаковы.
КЭС: 1.1 Кинематика
1.2 Динамика
1.3 Статика
1.4 Законы сохранения в механике
1.5 Механические колебания и волны
2.1 Молекулярная физика
2.2 Термодинамика
3.1 Электрическое поле
3.2 Законы постоянного тока
3.3 Магнитное поле
3.4 Электромагнитная индукция
3.5 Электромагнитные колебания и волны
3.6 Оптика
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
124
1 Да
2 Да
3 Нет, на каждом последующем резисторе идет падение напряжения
4 Да.
5 Нет. Массы у веществ разные.
Номер: AA8BDA
Выберите один или несколько правильных ответов.
На рисунке показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом, в координатах р–Т, где р – давление газа, Т – абсолютная температура газа. Количество вещества газа постоянно.
Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующих процессы на графике.
1) Газ за цикл не совершает работу.
2) В процессе АВ газ отдаёт положительное количество теплоты.
3) В процессе ВС внутренняя энергия газа увеличивается.
4) В процессе СD работа газа равна нулю.
5) В процессе DA газ изотермически сжимают.
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
45
1 Нет. В любом случае совершает, так как был цикл.
2 Нет. Получает.
3 Нет. Изменяется объем.
4 Да. Остывает.
5 Да. давление растет
Номер: 49215D
Выберите один или несколько правильных ответов.
На pV-диаграмме показаны два процесса, проведённых с одним и тем же постоянным количеством газообразного гелия. Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие процессы на графике.
1) В процессе 1–2 гелий изобарно уменьшил свой объём на 5 л.
2) В процессе 3–4 абсолютная температура гелия изобарно увеличилась в 3 раза.
3) Работа, совершённая внешними силами над гелием, в процессе 1–2 меньше, чем в процессе 3–4.
4) В процессе 1–2 внутренняя энергия гелия уменьшилась в 5 раз.
5) В процессе 1–2 давление гелия в 2 раза меньше, чем в процессе 3–4.
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
45
1 Нет. На 4
2 Нет. p = vRT/V
Если падает объем, значит должна падать и Т для сохранения давления.
3 Нет
4 Да. Так как энергия прямо зависит от Т, а если мы изменили объем в 5 раз без изменения давления, то значит было падение Т в 5 раз
5 Да. видно из графика.
Номер: 87F244
Выберите один или несколько правильных ответов.
На рисунке в координатах р–Т, где р – давление газа, Т – абсолютная температура газа, показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом. Количество вещества газа постоянно.
Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующих процессы на графике.
1) Газ за цикл совершает работу, равную нулю.
2) В процессе АВ газ отдаёт положительное количество теплоты.
3) В процессе ВС внутренняя энергия газа остаётся неизменной.
4) В процессе СD работа газа равна нулю.
5) В процессе DA газ изотермически расширяется.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
34
1 Нет.
2 Нет. Получает тепло
3 Да, Происходит увеличение V
4 Да.
5 Нет. Сжимается
Номер: E9A5F7
Выберите один или несколько правильных ответов.
На рисунке показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом, в координатах р–Т, где р – давление газа, Т – абсолютная температура газа. Количество вещества газа постоянно.
Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующих процессы на графике.
1) Газ за цикл совершает отрицательную работу.
2) В процессе АВ газ получает положительное количество теплоты.
3) В процессе ВС внутренняя энергия газа остаётся неизменной.
4) В процессе СD над газом совершают работу внешние силы.
5) В процессе DA газ изотермически расширяется.
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
23
1 Нет. Возвращается на исходную цикла.
2 Да, идет рост давления.
3 Да, идет увеличение объема, так как давление падает, а Т нет.
4 Нет.
5 Нет. Сжимается.
Номер: B2EE08
Выберите один или несколько правильных ответов.
В двух сосудах одинакового объёма находятся разреженные газы.
В первом сосуде находится 2 моль гелия при температуре 127 °С, во втором сосуде находится 1 моль аргона при температуре 300 К. Выберите все верные утверждения о параметрах состояния указанных газов.
1) Абсолютная температура газа во втором сосуде выше, чем в первом.
2) Среднеквадратичная скорость молекул газа в первом сосуде больше, чем во втором.
3) Давления газов в сосудах одинаковы.
4) Концентрация газа в первом сосуде в 2 раза меньше, чем во втором.
5) Отношение средней кинетической энергии теплового движения молекул аргона к средней кинетической энергии теплового движения молекул гелия равно 0,75.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
25
1 Нет. Так как в первом сосуде 127+273=400 К и если уменьшить кол-во вещества, то будет 400/2=200 К
2 Да. Так как выше Т
3 Нет. И по количеству и Т они различны, значит и давления разные
4 Нет. Больше
5 Да. Отношение Т в Кельвинах будет 300/400=0,75
Номер: 403D76
Выберите один или несколько правильных ответов.
На рисунке показаны два процесса, проведённых с одним и тем же количеством газообразного разреженного аргона (p – давление аргона, V – его объём).
Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие процессы, изображённые на рисунке.
1) В процессе 1 объём аргона увеличился в 4 раза.
2) В процессе 1 абсолютная температура аргона увеличилась в 3 раза.
3) В процессе 2 плотность аргона уменьшилась в 1,5 раза.
4) В процессе 2 концентрация молекул аргона увеличилась в 2 раза.
5) Работа, совершённая аргоном, в процессе 2 больше, чем в процессе 1.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
23
1 Нет. Видно из графика.
2 Да. Так как рос объем, но давление не падало. Значит Т выросла пропорционально объему в 3 раза.
3 Да. Видно из соотношения объемов начального и конечного по графику.
4 Нет. По условию
5 Нет. Давление выше в два раза, но изменение объема ниже в два раза. То есть по количеству энергии в процессе можно утверждать что они здесь оно одинаковое.
Номер: FB1C70
Выберите один или несколько правильных ответов.
На рисунке представлены графики зависимости температуры t двух тел одинаковой массой от сообщённого им количества теплоты Q. Каждое тело находится в сосуде под поршнем. Первоначально тела находились в жидком агрегатном состоянии.
Используя данные графиков, выберите из предложенного перечня два верных утверждения.
1) Температура кипения первого тела в 2 раза меньше, чем температура кипения второго тела.
2) Тела имеют одинаковую удельную теплоёмкость в газообразном состоянии.
3) Удельная теплоёмкость в жидком агрегатном состоянии у второго тела в 3 раза меньше, чем у первого.
4) Оба тела имеют одинаковую удельную теплоту парообразования.
5) Для первого тела удельная теплоёмкость в жидком агрегатном состоянии меньше удельной теплоёмкости в газообразном состоянии.
КЭС: 2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
13
1 Да. Видно по графику, по "полке"
2 Нет. Графики не параллельны после начала испарения.
3 Да. После начала процесса к 1 и 2 жидкости подвели 2Q, а при начале испарения получили разницу в температуре в 3 раза.
4 Нет. Так как отличаются по времени при переходе из одного состояния в другое.
5 Нет. Видно по графику, он более пологий в жидком состоянии.
Номер: F72E75
Выберите один или несколько правильных ответов.
Герметичный теплоизолированный сосуд разделили неподвижной перегородкой, способной проводить тепло, на две равные части. В первую часть сосуда поместили некоторое количества аргона при температуре 328 К, а во вторую – такое же количество аргона при температуре 15 °С.
Считая, что теплоёмкость сосуда пренебрежимо мала, выберите все утверждения, которые верно отражают изменения, происходящие с аргоном при переходе к тепловому равновесию.
Внутренняя энергия газа в первой части сосуда увеличилась.
Температура газа во второй части сосуда повысилась.
При теплообмене газ в первой части сосуда отдавал положительное количество теплоты, а газ во второй части сосуда его получал.
Через достаточно большой промежуток времени температура газов в обеих частях сосуда стала одинаковой и равной 25 °С.
В результате теплообмена газ в первой части сосуда совершил положительную работу.
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
23
1 Нет. Уменьшилачь
2 Да. Температура газа во второй части сосуда повысилась.
3 Да. При теплообмене газ в первой части сосуда отдавал положительное количество теплоты, а газ во второй части сосуда его получал.
4 Нет. 15+273=288 К. (288+328)/2=308 К = 35 градусов С
5 Нет. Передал тепло.
Номер: FB12B6
Выберите один или несколько правильных ответов.
На pV-диаграмме показаны два процесса, проведённых с одним и тем же количеством разреженного газообразного гелия.
Из приведённого ниже списка выберите два верных утверждения, характеризующих процессы на графике.
1) В процессе 1–2 гелий совершил работу 100 Дж.
2) В процессе 3–4 абсолютная температура гелия изобарно увеличилась в 3 раза.
3) Работа, совершённая гелием, в процессе 1–2 меньше, чем в процессе 3–4.
4) В процессе 1–2 внутренняя энергия гелия увеличилась в 5 раз.
5) В состоянии 2 абсолютная температура гелия в 2 раза выше, чем в состоянии 3.
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
24
1 Нет. Увеличение объема при неизменном давлении требовало поглощение энергии
2 Да. При увеличении объема в три раза и сохранении давления температура также увеличилась в три раза.
3 Нет. Изменение объема меньше, но давление выше, причем все пропорционально. Значит энергии было затрачено столько же для изменения состояния.
4 Да. Так как увеличение объема в 5 раз при том же давлении потребовало изменение Т в 5 раз.
5 Нет. Давление выше в два раза и объем в два раза меньше. То есть Т будут одинаковые.
Номер: 0A58BE
Выберите один или несколько правильных ответов.
На рисунке представлены графики зависимости температуры t двух тел одинаковой массы от отданного ими при остывании количества теплоты Q. Первоначально тела находились в жидком агрегатном состоянии.
Используя данные графиков, выберите из предложенного перечня все верные утверждения.
1) Температура плавления второго тела в 1,5 раза выше, чем температура плавления первого тела.
2) Удельная теплота плавления второго тела в 2 раза меньше удельной теплоты плавления первого тела.
3) В жидком агрегатном состоянии удельная теплоёмкость второго тела в 1,5 раза больше, чем первого.
4) В твёрдом агрегатном состоянии удельная теплоёмкость второго тела больше, чем первого.
5) Удельная теплоёмкость первого тела в твёрдом агрегатном состоянии равна удельной теплоёмкости второго тела в жидком агрегатном состоянии.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
15
1) Да, для первого там 4 клетки по оси t для второго 6
2) Нет. Наоборот, судя по "полкам графиков"
3) Нет. В два раза больше теплоемкость в жидком у 2 вещества, так при отборе одного количества теплоты его температура изменилась в два раза меньше.
4) Нет. Здесь при одном отборе энергии температура второго тела меняется быстрее, значит теплоемкость ниже.
5) Да. Так как график жидкого состояния второго тела параллелен твердому состоянию первого тела.
Номер: 8056B0
Выберите один или несколько правильных ответов.
Твёрдый образец вещества нагревают в печи. По мере поглощения количества теплоты Q температура образца t растёт в соответствии
с графиком.
Выберите из предложенного перечня все утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений.
1) В состоянии 2 вещество полностью расплавилось.
2) В процессе 2–3 внутренняя энергия вещества не изменяется.
3) Температура плавления вещества равна 100 °C.
4) Удельная теплоёмкость вещества в жидком состоянии меньше, чем в твёрдом.
5) Для того, чтобы полностью расплавить образец вещества, уже находящийся при температуре плавления, ему надо передать количество теплоты, равное 30 кДж.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
15
1) Да, так как пошел "подъем" графика
2) Нет, так как идет приток энергии
3) Нет, 1535 градусов Цельсия
4) Нет, так как график жидкого состояния при одной и той же подводимой температуре более пологий, горизонтальный, значит теплоемкость выше в жидком состоянии.
5) Да, из значении по графику. 100-70=30 кДж
Номер: C83B1C
Выберите один или несколько правильных ответов.
На рисунке показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом, в координатах V–Т, где V – объём газа, Т – абсолютная температура газа. Количество вещества газа постоянно.
Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие отражённые на графике процессы.
1) В состоянии В концентрация атомов газа максимальна.
2) В процессе АВ газ получает положительное количество теплоты.
3) В процессе ВС внутренняя энергия газа остаётся неизменной.
4) Давление газа в процессе СD постоянно, при этом газ совершает положительную работу.
5) В процессе DA давление газа изохорно увеличивается.
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
23
Нет графика на ФИПИ
Номер: 54F6DA
Выберите один или несколько правильных ответов.
В начальный момент в сосуде под лёгким поршнем находится только жидкий эфир. На рисунке схематично представлен график зависимости температуры t эфира от времени τ его нагревания и последующего охлаждения.
Из приведённого ниже списка выберите два утверждения, которые верно отражают результаты этого опыта.
1) Температура кипения эфира равна 60 °С.
2) В точке F в сосуде находился только жидкий эфир.
3) На участке ВС внутренняя энергия эфира увеличивалась.
4) В точке G эфир отвердел.
5) Время, за которое весь эфир выкипел, меньше, чем время, за которое он сконденсировался.
КЭС: 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
23
1 Нет. 40
2 Да, здесь произошла полная конденсация.
3 Да, так как шел процесс кипения с переходом в пар.
4 Нет, просто остыл. (Нет полки кристаллизации)
5 Нет. Это видно из графика ВС не меньше ЕF
Номер: E2B7DC
Выберите один или несколько правильных ответов.
Твёрдый образец вещества нагревают в печи. По мере поглощения количества теплоты Q температура образца t растёт в соответствии
с графиком.
Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений.
1) Температура плавления вещества равна 80 °C.
2) В состоянии 2 вещество полностью расплавилось.
3) Удельная теплоёмкость вещества в жидком состоянии меньше, чем в твёрдом.
4) Для того чтобы полностью расплавить образец вещества, уже находящийся при температуре плавления, ему надо передать количество теплоты, равное 40 Дж.
5) В процессе 2–3 внутренняя энергия вещества не изменяется.
КЭС: 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
24
1 Нет. 40
2 Да. Конец первой "полки графика" плавления.
3 Нет, так как 2-3 более горизонтальный, значит теплоемкость у него выше, чем у 0-1
4 Да. 80-40=40 Дж
5 Нет. Становится выше, так как происходит нагрев.
Номер: D38156
Выберите один или несколько правильных ответов.
На рисунке показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом, в координатах V–Т, где V – объём газа, Т – абсолютная температура газа. Количество вещества газа постоянно.
Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующих процессы на графике.
1) Газ за цикл совершает работу, равную нулю.
2) Давление газа в процессе АВ постоянно, при этом внешние силы совершают над газом положительную работу.
3) В процессе ВС газ отдаёт положительное количество теплоты.
4) В процессе CD внутренняя энергия газа уменьшается.
5) В процессе DA давление газа изотермически уменьшается.
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
45
1 Нет. работа у газа была, даже с условием того, что в итоге он вернулся в ту же точку на графике.
2 Нет. Так как зависимость не пропорциональная, то есть график не под 45 градусов, то есть судя по опережению объема над температурой, давление незначительно падало.
3 Нет. Газ забирал Т.
4 Да, происходит снижение Т
5 Да, Т неизменная, а объем растет.
Номер: 0B89AC
Выберите один или несколько правильных ответов.
В двух различных сосудах находится по 1 моль идеальных газов. Объём первого сосуда в 2 раза больше, чем второго. В первом сосуде находится неон при температуре 27 °С; во втором − аргон при температуре 600 К.
Выберите два верных утверждения о параметрах состояния указанных газов.
1) Концентрация неона в 2 раза больше, чем аргона.
2) Среднеквадратичные скорости молекул неона и аргона одинаковы.
3) Давление аргона в 4 раза больше, чем неона.
4) Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул в первом сосуде в 2 раза больше, чем во втором.
5) Абсолютная температура газа во втором сосуде примерно в 22 раза больше, чем в первом.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
23
1) Нет. Концентрация наоборот меньше, так как объем больше.
2) Да.
Получим формулу зависимости средней квадратичной скорости от температуры. Cредняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа.
Молярная масса
аргона 40 г/моль,
неона 20 г/моль.
`E_k=3/2 кТ=(m_0*v^2)/2`
где `m_0=sqrt((3кТ)/m_0)=sqrt((3кN_a*T)/М)=sqrt((3R*T)/М)`
`v_н=sqrt((3R*T_1)/М_1) = sqrt((3R*(27+273))/20)`
`v_а=sqrt((3R*T_2)/М_2)= sqrt((3R*(600))/40)`
Теперь и сравним эти значения.
Как видим температура для аргона больше в 2 раза, но и масса его больше в два раза, а значит скорости будут одинаковые.
3) Давление газа можно вычислить по формулам:`p = (νRT)/V`
У нас получается в два раза больше объем у неона и в два раза ниже Т. Значит действительно разница будет в 4 раза.
4) Нет
5) Нет
Номер: AD54A4
Выберите один или несколько правильных ответов.
При изучении явления теплообмена герметичный теплоизолированный сосуд с одноатомным идеальным газом разделили неподвижной перегородкой, способной проводить тепло, на две одинаковые части (см. рисунок). После этого газ в разных частях сосуда нагрели до разных температур. Температура газа в части А равна 303 К, а в части Б равна 20 °С. Количество газа одинаково в обеих частях сосуда. Считая, что теплоёмкость сосуда пренебрежимо мала, выберите все утверждения, которые верно отражают изменения, происходящие с газом в дальнейшем после окончания нагревания.
1) Температура газа в части Б повысилась.
2) Внутренняя энергия газа в части А не изменилась.
3) При теплообмене газ в части Б отдавал положительное количество теплоты, а газ в части А его получал.
4) Через достаточно большой промежуток времени температура газа в обеих частях сосуда стала одинаковой и равной 298 К.
5) В результате теплообмена газ в сосуде А совершил работу.
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
14
1 Да, так как она была ниже чем в Б
2 Нет, так как эта часть отдала тепло.
3 Нет, все происходило с точностью наоборот.
4 Да, так как средняя Т = 298 К
20+273=293
(293+303)/2=298 К
5 Нет. Произошел обмен теплом.
Номер: EF8EA0
Выберите один или несколько правильных ответов.
На рисунке в координатах р–Т, где р – давление газа, Т – его абсолютная температура, показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом. Количество вещества газа постоянно.
Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие процессы на графике.
1) В процессе АВ газу сообщают положительное количество теплоты.
2) В процессе ВС газ отдаёт положительное количество теплоты.
3) В процессе ВС плотность газа увеличивается.
4) В процессе СD газ изохорно охлаждается.
5) В процессе DA газ изотермически сжимают.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
145
1 Да, идет рост температуры и давления
2 Нет, идет поглощение тепла газом
3 Нет, так как давление остается прежним
4 Да, равномерное уменьшение температуры и давление говорит о неизменном давлении
5 Да, так как идет поднятие давления без изменения Т, то есть сжимаем газ.
Номер: 74D79A
Выберите один или несколько правильных ответов.
На рисунке представлены графики зависимости температуры t двух тел одинаковой массы от сообщённого им количества теплоты Q. Первоначально тела находились в твёрдом агрегатном состоянии.
Используя данные графиков, выберите из предложенного перечня все верные утверждения.
1) Температура плавления первого тела в 2 раза ниже, чем температура плавления второго тела.
2) Удельная теплота плавления первого тела в 3 раза больше удельной теплоты плавления второго тела.
3) Удельная теплоёмкость в твёрдом агрегатном состоянии у второго тела в 1,5 раза меньше, чем у первого.
4) Удельная теплоёмкость первого тела в твёрдом агрегатном состоянии равна удельной теплоёмкости второго тела в жидком агрегатном состоянии.
5) Оба тела имеют одинаковую удельную теплоту плавления.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
14
1) Да, для первого 2 клетки, для второго 4.
2) Нет, так как соотношение "полок" графика 2/3, то есть в 1,5 раза больше теплота плавления у 1 тела.
3) Нет. При поглощении одного и того же количества тепла первое тело изменило температуру на 1 клетку, а второе на 3, то есть разница между ними в 3 раза.
4) Да, так как графики этих величин параллельны, то есть изменение Т при поглощении одного и того же количества тепла одинаковое
5) Нет. "Полки" графиков разные по длине.
Номер: C3E090
Выберите один или несколько правильных ответов.
Твёрдый образец вещества нагревают в печи. На графике представлены результаты измерения поглощённого количества теплоты Q и температуры образца t.
Выберите из предложенного перечня все утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений.
1) В состоянии 2 вещество полностью расплавилось.
2) На участке 0–1 внутренняя энергия вещества не изменяется.
3) Температура плавления вещества равна 40 °C.
4) Удельная теплоёмкость вещества в жидком состоянии меньше, чем в твёрдом.
5) Для того, чтобы полностью расплавить образец вещества, уже находящийся при температуре плавления, ему надо передать количество теплоты, равное 40 кДж.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
135
1 Да, это конец процесса плавления.
2 Нет, меняется, ведь идет подвод энергии.
3 Да, "полка" графика именно на этой Т
4 Нет, участок 2-3 более пологий (горизонтальный), а значит там удельная теплоемкость выше, чем в твердом состоянии 0-1
5 Да, 80-40=40 кДж
Номер: 42E4E6
Выберите один или несколько правильных ответов.
На рисунке показаны два процесса, проведённых с одним и тем же количеством газообразного неона (p – давление неона; V – его объём).
Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие процессы на рисунке.
1) В процессе 1 объём неона изобарно увеличился в 4 раза.
2) В процессе 2 абсолютная температура неона изобарно увеличилась в 2 раза.
3) Работа, совершённая неоном, в обоих процессах одинакова.
4) В процессе 1 плотность неона увеличилась в 5 раз.
5) В процессе 2 концентрация молекул неона увеличилась в 2 раза.
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
23
1 Нет. Увеличился в 5 раз или на 4 клетки измерений.
2 Да. Объем вырос в два раза, а давление сохранилось, значит Т выросла в 2 раза.
3 Да. Давление изменилось в два раза в меньшем диапазоне для 2 случая, но оно было выше в два раза относительно 1 случая.
4 Нет. Упала в 5 раз, так как объем стал больше, но за счет температуры давление сохранилось. Да и так понятно собственно, что при одном количестве вещества и увеличивающемся объеме плотность выше не будет!
5 Нет. При увеличении объема концентрация точно не увеличиться!
Номер: BA9CE0
Выберите один или несколько правильных ответов.
На рисунке показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом, в координатах V–Т, где V – объём газа, Т – абсолютная температура газа. Количество вещества газа постоянно.
Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующих отражённые на графике процессы.
1) В состоянии В концентрация атомов газа минимальна.
2) В процессе АВ газ получает положительное количество теплоты.
3) В процессе ВС внутренняя энергия газа уменьшается.
4) Давление газа в процессе СD постоянно, при этом газ совершает положительную работу.
5) В процессе DA давление газа изохорно увеличивается.
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
12
1 Да, так как объем самый большой по графику.
2 Да, так идет возрастание Т
3 Нет. Температура остается той же, значит энергия не уменьшается.
4 Нет. Давление действительно постоянное, но вот работы он не совершает, так как объем изменяется пропорционально. Если бы был отвод тепла, то объем бы уменьшался по более вертикальной линии.
5 Нет. Т падает, объем остается прежним, здесь давление должно уменьшаться.
Номер: 994CE8
Выберите один или несколько правильных ответов.
На рисунке представлены графики зависимости температуры t двух тел одинаковой массы от сообщённого количества теплоты Q. Каждое тело находится в сосуде под поршнем. Первоначально тела находились в жидком агрегатном состоянии.
Используя данные графиков, выберите из предложенного перечня два верных утверждения о процессах, представленных на графиках.
1) Температура кипения у первого тела ниже, чем у второго.
2) Тела имеют одинаковую удельную теплоёмкость в жидком агрегатном состоянии.
3) Удельная теплоёмкость в жидком агрегатном состоянии второго тела в 2 раза меньше, чем первого.
4) Удельная теплота парообразования первого тела больше удельной теплоты парообразования второго тела.
5) Для второго тела удельные теплоёмкости в жидком и газообразном агрегатных состояниях одинаковы.
КЭС: 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
45
1 Нет. "Полка" графика второго вещества ниже, значит Т кипения у второго ниже.
2 Нет. При одном и том же подводе энергии они по-разному поменяли температуру на графике.
3 Нет. У 2 вещества теплоемкость в жидком состоянии выше, так как при одном и том же подводе энергии оно изменило температуру меньше первого.
4 Да. "Полка" графика второго вещества короче.
5 Да. При одном и том же подводе энергии эти ветви (до и после "полки" графика 2 вещества) увеличивают свою температуру на одно значение.
Номер: 856FEB
Выберите один или несколько правильных ответов.
На рисунке представлены графики зависимости температуры t двух тел одинаковой массы
от сообщённого им количества теплоты Q. Первоначально тела находились в твёрдом агрегатном состоянии.
Используя данные графиков, выберите
из предложенного перечня все верные утверждения.
1) Тела имеют одинаковую удельную теплоёмкость в твёрдом агрегатном состоянии.
2) Температура плавления второго тела в 2 раза выше, чем температура плавления первого тела.
3) Удельная теплоёмкость второго тела в твёрдом агрегатном состоянии в 3 раза больше, чем первого.
4) Оба тела имеют одинаковую удельную теплоёмкость в жидком агрегатном состоянии.
5) Удельная теплота плавления первого тела больше удельной теплоты плавления второго тела.
КЭС: 2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
25
1 Нет. Меняют свою температуру по разному при подводе одной и той же теплоты.
2 Да. "Полка" графика второго тела в два раза выше на графике по значению.
3 Нет. Наоборот, так как первое тело сложнее нагреть, значит удельная теплоемкость у него выше.
4 Нет. Графики растут до "полки" по разному
5 Да. Полка для 1 вещества длиннее, чем у 2.
Номер: F1BB6A
Выберите один или несколько правильных ответов.
На рисунке показаны два процесса, проведённых с одним и тем же количеством разреженного аргона (p – давление аргона, V – его объём).
Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие процессы, изображённые на рисунке.
1) В процессе 1 объём аргона изобарно увеличился в 4 раза.
2) В процессе 1 абсолютная температура аргона изобарно увеличилась в 5 раз.
3) В процессе 2 концентрация молекул аргона увеличилась в 2 раза.
4) В процессе 2 плотность аргона уменьшилась в 2,5 раза.
5) Работа, совершённая аргоном, в обоих процессах одинакова.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
25
1 Нет. Увеличился в 5 раз.
2 Да, так как при одном давлении объем вырос в 5 раз.
3 Нет, так как изменение объема при одном давлении произошло не в 2 раза.
4 Нет, так как объем увеличился относительно первоначально не в 2,5 раза
5 Да. Так как расширение объема хоть и меньше во втором случае, но давление в два раза больше, а значит при меньшем расширении в 2 раза объема кинетическая энергия молекул была больше в два раза.
Номер: E47569
Выберите один или несколько правильных ответов.
На рисунке показаны два процесса, проведённых с одним и тем же количеством газообразного аргона (p – давление аргона; V – его объём).
Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие процессы на рисунке.
1) В процессе 1 плотность аргона изобарно увеличилась в 2 раза.
2) В процессе 1 концентрация молекул аргона уменьшилась в 3 раза.
3) В процессе 2 объём аргона увеличился в 1,5 раза.
4) В процессе 2 абсолютная температура аргона изобарно уменьшилась в 1,5 раза.
5) Работа, совершённая аргоном, в процессе 1 больше, чем в процессе 2.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
23
1 Нет. Так как объем изменился не в 2 раза.
2 Да, так объем увеличился в 3 раза относительно первоначального.
3 Да, так как объем увеличился в 1,5 раза относительно первоначального.
4 Нет. Температура должна повышаться, так как давление сохраняется при увеличении объема.
5 Нет. Одинаковая, так как при большем давлении в 2 раза произошло в 2 раза меньшее расширение объема.
Номер: F1F784
Выберите один или несколько правильных ответов.
1 моль одноатомного идеального газа совершает цикл 1−2−3−1, при котором давление p газа изменяется с изменением плотности ρ газа так, как показано на рисунке. Значения плотности
и давления в вершинах цикла представлены
на графике. Выберите из предложенного перечня все верные утверждения.
1) Работа газа в процессе 1−2 равна нулю.
2) В процессе 3−1 газ отдаёт положительное количество теплоты.
3) Температура газа в состоянии 3 минимальна.
4) Внутренняя энергия газа в процессе 2−3 увеличивается.
5) При переходе газа из 3 в 1 внутренняя энергия не меняется.
КЭС: 2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно
Тип ответа: Выбор ответов из предложенных вариантов
Ответ:
13
1 Да. Давление падает, а плотность остается той же, значит идет падение температуры при неизменном объеме.
2 Нет. Плотность падает, давление растет. Возможно только за счет увеличение Т. Газ получает, а не отдает.
3 Да. При минимальном давлении максимальная плотность.
4 Нет. Плотность растет при одном и том же давлении, значит сокращается объем, но идет отбор тепла. И энергии это точно не добавляет.
5 Нет. Плотность падает, давление растет. Возможно только за счет увеличение Т. Газ получает тепло.
Номер: 0D668C
Краткий ответ (108)
Впишите правильный ответ.
Рабочее тело тепловой машины за цикл получает от нагревателя количество теплоты, равное 100 Дж, и совершает работу 60 Дж. Каков КПД тепловой машины?
%
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
60
КПД
`η = E_(полез.)/E_(полн.) * 100 % = 60/100*100=60 %`
Номер: 4EF342
Впишите правильный ответ.
Тепловая машина за цикл получает от нагревателя количество теплоты, равное 50 кДж, и совершает работу 20 кДж. Чему равен КПД тепловой машины?
%
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
40
КПД
η = E_(полез.)/E_(полн.) * 100 % = 20/50*100=40 %
Номер: 48EC42
Впишите правильный ответ.
Рабочее тело тепловой машины за цикл получает от нагревателя количество теплоты, равное 64 Дж, и совершает работу, равную 16 Дж. Чему равен КПД тепловой машины?
%
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
25
КПД
η = E_(полез.)/E_(полн.) * 100 % = 16/64*100=25 %
Номер: 437C4A
Впишите правильный ответ.
На VТ-диаграмме показан процесс изменения состояния 1 моль одноатомного идеального газа. Газ в этом процессе совершил работу, равную 4 кДж. Какое количество теплоты получил газ?
кДж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
4
При изменении объема в 4 раза, температура должна возрасти также в 4 раза, чтобы сохранить ее по графику на том же уровне. Энергия прямо пропорциональна температуре. При этом все тепло в процессе 1-2 пошло как раз на совершенную работы = 4 кДж.
Номер: 25664A
Впишите правильный ответ.
Брусок из неизвестного металла массой 2 кг поместили в печь и стали его нагревать. На рисунке приведён график зависимости температуры металла t от переданного ему количества теплоты Q. Чему равна удельная теплота плавления металла?
кДж/кг
КЭС: 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
250
Плавление произошло при подводе энергии в количестве 6-1=5 * 105 Дж, причем для 2 кг. То есть для кг это будет 5 * 105/2= 2,5 * 105 Дж = 250 кДж/кг
Номер: 5D804A
Впишите правильный ответ.
Какое количество теплоты поглощается в процессе кипения и обращения в пар 2 кг воды, происходящем при 100 °С и атмосферном давлении 105 Па?
кДж
КЭС: 2.2.11 Уравнение теплового баланса
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
4600
Количество теплоты, выделяемое при обращении в пар
Q = Lm,
где L – удельная теплота парообразования 2300 кДж/кг,
m – масса воды.
2300*2=4600 кДж
Номер: AD5049
Впишите правильный ответ.
Тепловая машина с КПД 30 % за цикл работы получает от нагревателя количество теплоты, равное 120 Дж. Какую работу машина совершает за цикл?
Дж
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
36
КПД
`η = E_(полез.)/E_(полн.) * 100 %`
`30 = E_(полез.)/120 * 100 %`
`E_(полез.) = 30*120/100=36 кДж`
Номер: C2BD49
Впишите правильный ответ.
На рисунке показана зависимость температуры металлической детали массой 2 кг от переданного ей количества теплоты. Чему равна удельная теплоёмкость металла?
Дж/(кг · К)
КЭС: 2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
900
Рассчитаем количество теплоты потраченное на нагрев детали на 1 градус. 293-273=20 градусов, а было потрачено 136-100=36 кДж. Тогда:
36/20=1,8 кДж.
Так как масса 2 кг, то на 1 кг было потрачено:
1,8/2=0,9 КДж = 900 Дж/кг
Номер: F45AFF
Впишите правильный ответ.
Газ получил количество теплоты, равное 300 Дж, при этом внутренняя энергия газа уменьшилась на 100 Дж. Масса газа не менялась. Какую работу совершил газ в этом процессе?
Дж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
400
Получил 300, уменьшилась энергия на 100 Дж, то есть вся полученная и еще собственная были потрачены, - совершена работа. 100+300=400 Дж
Номер: 14FBF5
Впишите правильный ответ.
Газ в сосуде сжали, совершив работу, равную 500 Дж. Внутренняя энергия газа при этом увеличилась на 350 Дж. Какое количество теплоты отдал газ окружающей среде?
Дж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
150
То есть часть энергии выделилась в среду, а именно
500-350=150 Дж
Номер: 5AD1F4
Впишите правильный ответ.
На рисунке показан график процесса, проведённого над 2 моль газообразного гелия. Найдите отношение температур `T_3/T_1`.
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
15
По закону Менделеева Клайперона
`p = (νRT)/V`
ν – количество вещества,
V - объем,
Т - температура,
Для точки 1
`p_1 = (νRT_1)/V`
`T_1 = (νR)/(p_1V)`
А вот для точки 3 будет так:
`3p_1 = (νRT_3)/5V`
`T_3 = (νR)/(3p_1*5V)`
`T_3 = (νR)/(15p_1*V)`
Как видим соотношение Т3 к Т1 будет `1/(1/15)=15`
Номер: 3F5FFF
Впишите правильный ответ.
Рабочее тело тепловой машины с КПД 10% за цикл работы получает от нагревателя количество теплоты, равное 10 Дж. Какую работу машина совершает за цикл?
Дж
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
1
КПД
`η = E_(полез.)/E_(полн.) * 100 %`
`10 = E_(полез.)/10 * 100 %`
`E_(полез.) = 10*10/100=1 Дж`
Номер: 016604
Впишите правильный ответ.
У идеального теплового двигателя Карно температура нагревателя равна 227 °С, а температура холодильника равна 27 °С. Определите КПД теплового двигателя.
%
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
40
Получается 227-27=200 градусов тепла тратится на работу. В данном случае температуру вполне можно принять за эквивалент энергии, тогда:
Tх = 27+273=300 К
Tн = 227+273=500 К
КПД
`η = (Tн-Tх)/Tн * 100 % = (500-300)/500 * 100 % = 40` %
Номер: 0D600A
Впишите правильный ответ.
На pV-диаграмме (см. рисунок) показано, как изменялось давление газа при его переходе из состояния 1 в состояние 3. Каково отношение `A_12/A_23` работ газа в процессах 1–2 и 2–3?
КЭС: 2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
1,5
Работу газа можно определить как величину площади под графиком на pV-диаграмме:
Из рисунка видно, что работа для процесса 1-2, равна площади трапеции:
`A_(12)=(2+4)/2=6`
А для процесса 2-3 – площади квадрата:
`A_(23)=2*2=4`
Отношение работ, дает:
`A_(12)/A_(23)=6/4=3/2=1.5`
Ответ: 1,5
Номер: 7AC008
Впишите правильный ответ.
На рисунке показан график изменения температуры вещества по мере поглощения им количества теплоты. Вещество находится в сосуде под поршнем. Масса вещества равна 0,5 кг. Первоначально вещество было в жидком состоянии. Какова удельная теплота парообразования вещества?
кДж/кг
КЭС: 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
30
Всего на парообразование было потрачено 2-0,5=1,5 *104 Дж. Причем н 0,5 кг, то есть на 1 кг 1,5*2*104 Дж= 30 кДж
Ответ: 30 кДж
Номер: 217002
Впишите правильный ответ.
Твёрдое тело остывает. На рисунке изображён график зависимости температуры тела T от отданного им количества теплоты Q. Какое количество теплоты отдаёт тело, остывая на 30 К?
кДж
КЭС: 2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
30
Из графика видно, что с 380 до 350 К тело отдало 30 кДж теплоты.
Номер: DAFE0A
Впишите правильный ответ.
Твёрдое тело массой 2 кг остывает. На рисунке изображён график зависимости абсолютной температуры тела T от отданного им количества теплоты Q. Определите удельную теплоёмкость вещества, из которого изготовлено тело.
Дж/(кг∙К)
КЭС: 2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
500
По графику видно, что при падении на 60 К тело отдало 60 кДж.
То есть 60/60=1 кДж был "потрачен" на 1 градус изменения.
При этом это было 2 кг, то есть на 1 кг приходится 1*2=0,5 кДж=500 Дж/кг*К
Номер: 8DC80E
Впишите правильный ответ.
На рисунке показан график изменения состояния постоянной массы газа. В этом процессе газ получил количество теплоты, равное 3 кДж. На сколько изменилась его внутренняя энергия?
на
кДж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
3
На графике изображен изохорный процесс, то есть газ не совершал работу, при этом повышение давления говорит о том, что к газу подводилась энергия, тепло. Это тепло и равно подводимому 3 кДж
Номер: F9F879
Впишите правильный ответ.
В калориметр со льдом, имеющим температуру 0 °С, добавили воду при комнатной температуре. Как изменятся в результате установления теплового равновесия удельная теплоёмкость воды и масса льда в калориметре?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Удельная теплоёмкость воды/ Масса льда
КЭС: 2.1.16 Изменение агрегатных состояний вещества: плавление и кристаллизация
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
32
Теплоемкость воды какая есть такая есть. Количество льда уменьшится, так как часть поглощенной энергии из воды до падения температуры до 0 градусов Цельсия пойдет на плавление льда.
Номер: 70D177
Впишите правильный ответ.
Внутренняя энергия 1 моль идеального одноатомного газа, нагреваемого при постоянном объёме, изменилась на 300 Дж. Какое количество теплоты было передано газу?
Дж
КЭС: 2.2.11 Уравнение теплового баланса
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
300
Нет разницы какому количеству газа мы передали тепло, сам факт того что его передали и в каком количестве есть 300 Дж
Номер: 100178
Впишите правильный ответ.
При исследовании изопроцессов использовался закрытый сосуд переменного объёма, заполненный разреженным криптоном и соединённый с манометром. Объём сосуда медленно уменьшают, сохраняя температуру криптона в нём неизменной. Как изменяются при этом давление криптона в сосуде и его внутренняя энергия?
Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого ответа. Цифры в ответе могут повторяться.
Давление криптона в сосуде/ Внутренняя энергия криптона в сосуде
КЭС: 2.2.2 Внутренняя энергия
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
13
При сокращении объема давление увеличивается, даже при той же температуре.
Энергия не меняется, так как повышенное давление компенсируется фактически отводом тепла, когда температуру сохраняют неизменной, она не растет.
Номер: DD4F7F
Впишите правильный ответ.
На рисунке показано расширение газообразного гелия двумя способами: 1–2 и 3–4. Найдите отношение `A_12/A_34` работ газа в процессах 1–2 и 3–4.
КЭС: 2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
1
Отношение работ можно вычислить как отношение площадей под графиками.
Для А(3-4) это 4 клетки
Для А(1-2) 4 клетки
Тогда отношения.
4/4=1
Номер: 934673
Впишите правильный ответ.
Тепловой двигатель с КПД, равным 30%, за цикл получает от нагревателя количество теплоты, равное 100 кДж. Какую работу совершает двигатель за цикл?
кДж
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
...
КПД
`η = E_(полез.)/E_(полн.) * 100 %`
`E_(полез.) = (η E_(полез.))/(100 %) = (30*100)/100=30` кДж
Номер: 69C276
Впишите правильный ответ.
Газ в цилиндре двигателя получил от нагревателя количество теплоты, равное 300 Дж, при этом его внутренняя энергия увеличилась на 200 Дж. Какую работу в результате этого совершил газ?
Дж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
100
Разницу между полученным теплом и тем на сколько повысилась энергия можно приравнять к совершенной работе. 300-200=100 Дж
Номер: FD8CBF
Впишите правильный ответ.
В котелок насыпали кусочки олова
и поставили на электрическую плитку.
В минуту плитка передаёт олову в среднем количество теплоты, равное 500 Дж. График изменения температуры олова с течением времени показан на рисунке. Какое количество теплоты потребовалось для плавления олова, доведённого до температуры плавления?
Дж
КЭС: 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
5000
Тепло для плавления передавалось в течение 15 минут. 10*500Дж = 5000 Дж
Номер: 002BBE
Впишите правильный ответ.
Температура куска металла с удельной теплоёмкостью 900 Дж/(кг∙К) понизилась со 120 °С до 40 °С. При этом выделилось количество теплоты, равное 108 кДж. Чему равна масса этого куска металла?
кг
КЭС: 2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
1,5
Произошло изменение Т на 120-40=80 градусов Цельсия. При этом с каждым градусом выделялась теплота:
108/80=1,35 кДж = 1350 Дж.
Причем с 1 кг выделяется 900 Дж, из условия. То есть 1350/900=1,5 кг масса куска.
Номер: 772CBF
Впишите правильный ответ.
На pV-диаграмме (см. рисунок) показано, как изменялось давление газа при его переходе из состояния 1 в состояние 3. Каково отношение `A_12/A_23` работ газа в процессах 1–2 и 2–3?
КЭС: 2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
0,5
Значение работы равно площади под графиком до оси абсцисс. В итоге получается
A(12)=2 клетки
A(23)=4 клетки
`A_12/A_23 = 2/4=0,5`
Номер: 7D3CB8
Впишите правильный ответ.
Тепловая машина работает по циклу Карно. Температуру нагревателя тепловой машины увеличили, оставив температуру холодильника прежней. Количество теплоты, отданное рабочим телом холодильнику за цикл,
не изменилось. Как изменились при этом КПД тепловой машины
и количество теплоты, полученное газом за цикл от нагревателя?
Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
КПД тепловой машины / Количество теплоты, полученное газом от нагревателя за цикл работы
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
11
В холодильник уходит тоже количество тепла при большем на входе, значит больше идет на работу, значит КПД увеличилось.
Исходя из условий произошло увеличение нагрева машины, газ тоже стал получать большее количество.
Номер: B313B2
Впишите правильный ответ.
Газ получил количество теплоты, равное 100 Дж. При этом внутренняя энергия газа увеличилась на 200 Дж. Определите модуль работы внешних сил по сжатию газа.
Дж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
100
То есть 100 Дж получено плюсом к той работе которая совершена над газом, так как 200-100 = 100 Дж
Номер: A35ABE
Впишите правильный ответ.
Рабочее тело тепловой машины за цикл получает от нагревателя количество теплоты, равное 100 Дж, и совершает работу 40 Дж. Каков КПД тепловой машины?
%
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
40
КПД
`η = E_(полез.)/E_(полн.) * 100 % = 40/100*100=40`%
Номер: EDD8BA
Впишите правильный ответ.
Рабочее тело тепловой машины с КПД 30% за цикл работы отдаёт холодильнику количество теплоты, равное 70 Дж. Какое количество теплоты за цикл рабочее тело получает от нагревателя?
Дж
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
100
КПД
`η = E_(полез.)/E_(полн.) * 100 % `
Нетрудно понять, что если 70 Дж это тепло неиспользуемое в работе, при 30 % КПД, то это по факту 100-30=70 % от пришедшей энергии. 70 Дж=70 % Полной. Тогда 100 процентов энергии равны 100 Дж
Номер: 81C4BA
Впишите правильный ответ.
На VТ-диаграмме показан процесс изменения состояния постоянной массы идеального одноатомного газа, где V – объём газа, T – его абсолютная температура. Работа, совершённая над газом в этом процессе, равна 50 кДж. Какое количество теплоты отдал газ в окружающую среду?
кДж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
50
Энергия газа связана с изменением температуры, так как она не изменилась, то вся энергия приложенная к газу была потрачена в окружающую среду. 50 кДж
Номер: 8AD2B8
Впишите правильный ответ.
На рисунке показаны различные процессы изменения состояния идеального газа. Масса газа постоянна.
В каком из процессов (1, 2, 3 или 4) газ совершает наибольшую по модулю работу?
КЭС: 2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
1
Будем рассматривать процессы с точки отдачи или получения тепла.
1 Идет набор температуры, самый длительный по графику процесс (получение Т)
2 Идет падение температуры. (отдает Т)
3 Уменьшение объема и давления (отдает Т)
4 Уменьшение объема при неизменной Т (отдает Т)
Получается у нас 1 цикл равен по энергии циклам 234 так как в них идет отдача тепла а в 1 получение и все это в течение цикла.
Ну и конце концов если рассматривать график как сумму векторных величин вектор 1 самый значительный.
Номер: A7A816
Впишите правильный ответ.
На рисунке показан циклический процесс изменения состояния постоянной массы одноатомного идеального газа (V – объём газа, T – его абсолютная температура). На каком из участков процесса
(1, 2, 3 или 4) работа газа положительна и равна полученному газом количеству теплоты?
на участке
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
4
Объем увеличиваем, а температура не меняется. Положительная работа газа всегда при его расширении.
Номер: 9C4910
Впишите правильный ответ.
Рабочее тело тепловой машины с КПД 50% за цикл работы отдаёт холодильнику количество теплоты, равное 50 Дж. Какое количество теплоты рабочее тело получает за цикл от нагревателя?
Дж
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
100
КПД
`η = E_(полез.)/E_(полн.) * 100 % `
Нетрудно понять, что если 50 Дж это тепло неиспользуемое в работе, при 50 % КПД, то это по факту 100-50=50 % от пришедшей энергии. 50 Дж=50 % Полной. Тогда 100 процентов энергии равны 100 Дж
Номер: 3B7C1D
Впишите правильный ответ.
Рабочее тело тепловой машины за один цикл отдаёт холодильнику количество теплоты 100 Дж и совершает работу 30 Дж. Какое количество теплоты получает рабочее тело от нагревателя за два цикла?
Дж
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
260
КПД
`η = E_(полез.)/E_(полн.) * 100 % `
Нетрудно понять, что если 100 Дж это тепло неиспользуемое в работе, плюс 30 Дж тратится на работу, то за цикл подводится 100+30=130 Дж. За два цикла 2*130=260 Дж
Номер: D1C429
Впишите правильный ответ.
Тепловая машина работает по циклу Карно. Температуру нагревателя тепловой машины увеличили, оставив температуру холодильника прежней. Количество теплоты, отданное газом холодильнику за цикл, не изменилось. Как изменились при этом КПД тепловой машины и работа газа за цикл?
Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
КПД тепловой машины / Работа газа за цикл
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
11
При увеличении тепла самой машины и сохранении тепла на холодильнике, получается больше тепла стало оставаться в процессе, а значит КПД выросло.
Работа газа за цикл увеличилась тоже, так как в процессе расширения газа, стало больше поглощаться тепла. (При поглощении тепла происходит положительная работа газа)
Номер: C6FF20
Впишите правильный ответ.
Температуру нагревателя тепловой машины Карно понизили, оставив температуру холодильника прежней. Количество теплоты, отданное газом холодильнику за цикл, не изменилось. Как изменились при этом КПД тепловой машины и работа газа за цикл?
Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
КПД тепловой машины/ Работа газа за цикл
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
22
При уменьшении тепла самой машины и сохранении тепла на холодильнике, получается меньшее количество тепла стало оставаться в процессе, а значит КПД понизилось.
Работа газа за цикл уменьшилась тоже, так как в процессе расширения газа, стало меньше поглощаться тепла. (При поглощении тепла происходит положительная работа газа, она сократилась)
Номер: 9D022C
Впишите правильный ответ.
На VТ-диаграмме показан процесс изменения состояния неизменной массы идеального одноатомного газа. Внешние силы в этом процессе совершили
над газом работу, равную 5 кДж.
Какое количество теплоты отдал газ в окружающую среду в этом процессе?
кДж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
5
Энергия газа связана с изменением температуры, так как она не изменилась, то вся энергия приложенная к газу была потрачена в окружающую среду. 5 кДж
Номер: 64852A
Впишите правильный ответ.
На рисунке показаны различные процессы изменения состояния идеального газа. В каком из процессов
(1, 2, 3 или 4) газ совершает наибольшую по модулю работу?
КЭС: 2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
2
Процесс 2, - если рассматривать график как сумма векторных величин самый значительный.
Номер: 663E2C
Впишите правильный ответ.
На рисунке показан график изменения температуры t вещества по мере поглощения им количества теплоты Q. Масса вещества – 0,4 кг. Первоначально вещество было в жидком состоянии. Какова удельная теплота парообразования вещества?
кДж/кг
КЭС: 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
750
На парообразование выделилось 4-1=3 *105 Дж. При этом это было 0,4 кг. То есть для 1 кг это было бы 1/0,4=2,5
3 *105 * 2,5 = 7,5 *105 Дж
Номер: 48A1DF
Впишите правильный ответ.
Температуру нагревателя тепловой машины Карно понизили, оставив температуру холодильника прежней. Количество теплоты, отданное газом холодильнику за цикл, не изменилось. Как изменились при этом КПД тепловой машины и работа газа за цикл?
Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
КПД тепловой машины/ Работа газа за цикл
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
22
При уменьшении тепла самой машины и сохранении тепла на холодильнике, получается меньшее количество тепла стало оставаться в процессе, а значит КПД понизилось.
Работа газа за цикл уменьшилась тоже, так как в процессе расширения газа, стало меньше поглощаться тепла. (При поглощении тепла происходит положительная работа газа, она сократилась)
Номер: 41FED2
Впишите правильный ответ.
На рисунке показано, как менялось давление газа в зависимости от его объёма при переходе из состояния 1 в состояние 2, а затем в состояние 3. Каково отношение работ газа `A_(12)/A_(23)` в этих двух процессах?
КЭС: 2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
0,75
Соотношение работ можно рассматривать как соотношение площадей под графиками до осей абсцисс.
`A_(12)/A_(23) = 3/4=0,75`
Номер: D6DCD9
Впишите правильный ответ.
Температура медной детали снизилась c 80 °С до 40 °С. Масса детали равна 0,4 кг. Какое количество теплоты отдала деталь при остывании?
Дж
КЭС: 2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
6080
Удельная теплоемкость меди 380 Дж/кг С
Медь остыла на 80-40=40 С градусов
В итоге если это был бы 1 кг, то он бы отдал 40*380=15200 Дж энергии.
У нас же 0,4, тогда 15200*0,4=6080
Или можно было бы записать так
Q = 0.4*380*(80-40) = 6080 Дж
Ответ: 6080 Дж
Номер: E5F0D5
Впишите правильный ответ.
Газ получил количество теплоты, равное 300 Дж. При этом внутренняя энергия газа увеличилась на 100 Дж. Какую работу совершил газ в этом процессе?
Дж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
200
Разница между полученной энергией и изменением внутренней пошла на совершение работы. 300-100=200 Дж
Номер: 3EE6DF
Впишите правильный ответ.
Рабочее тело теплового двигателя за цикл совершает работу, равную 15 кДж, и получает от нагревателя количество теплоты, равное 75 кДж. Какое количество теплоты рабочее тело отдаёт холодильнику за цикл?
кДж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
60
Полная работа 75 Дж, а полезная 15, значит в холодильник, то есть "на выброс" уходит 75-15=60 Дж
Номер: 80CCD9
Впишите правильный ответ.
На pV-диаграмме показан процесс изменения состояния постоянной массы газа. В этом процессе внутренняя энергия газа уменьшилась на 30 кДж. Чему равно количество теплоты, отданное газом?
кДж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
30
Получается сжали газ, но процесс был изотермический (Т = const) так как не произошло изменения давления, то есть всю энергию газ отдал. Это и было 30 кДж
Номер: B95F58
Впишите правильный ответ.
На рисунке показан циклический процесс изменения состояния постоянной массы одноатомного идеального газа. На каком участке работа внешних сил над газом положительна и равна отданному газом количеству теплоты?
на участке
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
4
Отрицательная работа газа происходит при сжатии газа, то есть когда он выделяет тепло. Это участок 4.
Номер: 191151
Впишите правильный ответ.
Температура тела А равна 400 К, температура тела Б равна –23 °С. Какова разность температур между телами?
К
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
150
Переведем -23 С в Кельвины. 273-23=250 К
400-250=150 К разница
Номер: 2AAC5D
Впишите правильный ответ.
Рабочее тело идеальной тепловой машины с КПД, равным 0,25, за цикл своей работы получает от нагревателя количество теплоты, равное 8 Дж. Какова работа, совершаемая за цикл этой машиной?
Дж
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
2
КПД
`η = E_(полез.)/E_(полн.) * 100 % `
при КПД 0,25 лишь 4 часть идет на работу. 8*0,25=2 Дж идет на работу.
Номер: 5B0C50
Впишите правильный ответ.
Рабочее тело тепловой машины за цикл совершает работу 50 Дж и отдаёт холодильнику количество теплоты, равное 150 Дж. Чему равен КПД тепловой машины?
%
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
25
50+150=200 Дж полная энергия.
КПД
`η = E_(полез.)/E_(полн.) * 100 % = 50/200*100 % = 25`%
Номер: ADCC5E
Впишите правильный ответ.
Тепловая машина работает по циклу Карно. Температуру нагревателя тепловой машины понизили, оставив температуру холодильника прежней. Количество теплоты, отданное газом холодильнику за цикл, не изменилось. Как изменились при этом КПД тепловой машины и работа газа за цикл?
Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
КПД тепловой машины/ Работа газа за цикл
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
22
При уменьшении тепла самой машины и сохранении тепла на холодильнике, получается меньшее количество тепла стало оставаться в процессе, а значит КПД понизилось.
Работа газа за цикл уменьшилась тоже, так как в процессе расширения газа, стало меньше поглощаться тепла. (При поглощении тепла происходит положительная работа газа, она сократилась)
Номер: 987D51
Впишите правильный ответ.
Рабочее тело идеальной тепловой машины с КПД, равным 0,4, за цикл своей работы получает от нагревателя количество теплоты, равное 6 Дж. Какова работа, совершаемая за цикл этой машиной?
Дж
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
2,4
КПД
`η = E_(полез.)/E_(полн.) * 100 % `
при КПД 0,4 получается 6*0,4=2,4 Дж идет на работу.
Номер: EE1659
Впишите правильный ответ.
Газ в цилиндре под поршнем сжали, и он перешёл из состояния 1 в состояние 2
(см. рисунок). Какую работу совершила внешняя сила?
Дж
КЭС: 2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
900
Работа – это площадь под графиком до оси абсцисс.
A = (p2–p1)·(V2–V1) = (0,4-0,1)·3 = 0,9 кДж =900 Дж.
Номер: ED2C58
Впишите правильный ответ.
Рабочее тело тепловой машины за цикл работы получает от нагревателя количество теплоты, равное 50 Дж, и отдаёт холодильнику количество теплоты, равное 20 Дж. Чему равен КПД тепловой машины?
%
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
60
КПД
`η = E_(полез.)/E_(полн.) * 100 % = (50-20)/50 * 100 %=60`%
Номер: 32625A
Впишите правильный ответ.
Газ в сосуде сжали, совершив работу 30 Дж. Внутренняя энергия газа при этом увеличилась на 35 Дж. Какое количество теплоты сообщили газу?
Дж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
5
Сжимая газ уже придали газу 30 Дж, однако энергия возросла на 35 Дж, то есть 5 Дж был дополнительный нагрев без изменения объема.
Номер: 7F7CAA
Впишите правильный ответ.
На ТV-диаграмме показан процесс изменения состояния идеального одноатомного газа. Газ получил количество теплоты, равное 50 кДж. Какую работу совершил газ в этом процессе, если его масса не меняется?
кДж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
50
При расширении газ совершает положительную работу, в данном случае произошло расширение без изменения температуры. То есть все поглощенное тепло и было равно работе. А так как подвели 50 кДж, то работа и равна 50 кДж
Номер: 71B5A3
Впишите правильный ответ.
Газ получил извне количество теплоты, равное 100 Дж, и совершил при этом работу, равную 80 Дж. Масса газа не менялась. На сколько увеличилась внутренняя энергия газа?
на
Дж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
20
100 - 80 = 20 Дж
Номер: 5952A5
Впишите правильный ответ.
Рабочее тело тепловой машины с КПД 40% за цикл работы получает от нагревателя количество теплоты, равное 50 Дж. Какое количество теплоты рабочее тело отдаёт за цикл холодильнику?
Дж
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
30
КПД
`η = E_(полез.)/E_(полн.) * 100 %`
`40 = E_(полез.)/50 * 100 %`
`E_(полез.) = (40*50)/100 =20` Дж совершенная работа.
При этом холодильнику отдается все остальное тепло.
50-20=30 Дж
Номер: 5FF1AE
Впишите правильный ответ.
У идеального теплового двигателя Карно температура нагревателя 400 К, температура холодильника 300 К. За один цикл двигатель совершает работу 16 кДж. Какое количество теплоты получает рабочее тело от нагревателя за один цикл?
кДж
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
64
Разницу температур нагревателя и холодильника можно ассоциировать как КПД, то есть 3/4=0,75 это энергия не используемая. Тогда используемая 1-0,75=0,25
То есть 16 кДж, это 0,25 от всей энергии
16/0,25=64 кДж
Номер: EC33AF
Впишите правильный ответ.
Температуру холодильника тепловой машины Карно понизили, оставив температуру нагревателя прежней. Количество теплоты, полученное газом от нагревателя за цикл, не изменилось. Как изменились при этом КПД тепловой машины и работа газа за цикл?
Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
КПД тепловой машины/ Работа газа за цикл
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
11
Понижая температуру холодильника повышаем КПД и работу газа.
Номер: F434C4
Впишите правильный ответ.
При исследовании изопроцессов использовался закрытый сосуд переменного объёма, заполненный неоном и соединённый с манометром. Объём сосуда медленно увеличивают, сохраняя давление неона в нём постоянным. Как изменяются при этом внутренняя энергия и плотность неона в сосуде?
Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого ответа. Цифры в ответе могут повторяться.
Внутренняя энергия неона в сосуде / Плотность неона в сосуде
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
12
Сохранять давление при увеличивающемся объеме можно путем повышения температуры. При этом энергия молекул будет увеличиваться, а вот плотность падать, ведь объем растет.
Номер: 0D4FC9
Впишите правильный ответ.
На рисунке показан циклический процесс изменения состояния 1 моль одноатомного идеального газа. На каком участке цикла изменение внутренней энергии газа равно полученному газом количеству теплоты?
на участке
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
2
У нас есть линейная зависимость давления от температуры. Это говорит о постоянстве объема. V = const. То есть повышения давления может происходить либо повышением концентрации, либо повышением Т. Но если речь идет о теплоте, то здесь теплота как раз и используется для полного перехода во внутреннюю энергию.
Номер: 7DA9C4
Впишите правильный ответ.
На pV-диаграмме показаны два процесса, проведённые с одним и тем же количеством газообразного неона. Определите отношение `A_34/A_12` работ газа в этих процессах.
КЭС: 2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
0,5
Соотношение работ равно площади под графиками и до оси абсцисс.
`A_(34)/A_(12) = (2*3)/(4*3)=6/12=0,5`
Номер: 5297C0
Впишите правильный ответ.
На сколько градусов нагреются 100 г свинца, если ему сообщить 260 Дж теплоты?
на
°С
КЭС: 2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
20
Удельная теплота свинца 130 Дж/кг*К
То есть при подаче 13 Дж можно изменить 100 г свинца на 1 градус, так как 130/10=13, а 100 г это 10 часть от кг.
В нашем случае была подведено тепло 260 Дж. 260/13=20 градусов.
Номер: 687697
Впишите правильный ответ.
На рисунке показано, как менялось давление газа в зависимости от его объёма при переходе из состояния 1 в состояние 2, а затем в состояние 3. Каково отношение работ газа `A_12/A_23` на этих двух участках pV-диаграммы?
Нет рисунка на ФИПИ
КЭС: 2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
...
Номер: 8EED94
Впишите правильный ответ.
В процессе сжатия над газом совершили работу 12 кДж. При этом внутренняя энергия газа увеличилась на 16 кДж. Какое количество теплоты сообщили газу в этом процессе?
кДж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
4
12 кДж работа, значит остальное было за счет увеличения тепла. 16-12=4 кДж тепла.
Номер: 10B1E8
Впишите правильный ответ.
Тепловая машина с КПД 40 % за цикл работы получает от нагревателя количество теплоты, равное 200 Дж. Какую работу машина совершает за цикл?
Дж
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
80
КПД
`η = E_(полез.)/E_(полн.) * 100 %`
`40 = E_(полез.)/200 * 100 %`
`E_(полез.) = (40*200) /100 =80` Дж
Номер: CBEDE7
Впишите правильный ответ.
На pV-диаграмме показаны два процесса, проведённые с одним и тем же количеством газообразного неона. Определите отношение работ `A_(34)/A_(12)`,
совершённых над газом в этих процессах.
КЭС: 2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
2
Работа равна площади под графиком и до оси абсцисс.
`A_(34)/A_(12) = (4*3)/(2*3) = 2`
Номер: C091EC
Впишите правильный ответ.
Рабочее тело тепловой машины за цикл работы получает от нагревателя количество теплоты, равное 80 Дж, и совершает работу, равную 16 Дж. Чему равен КПД тепловой машины?
%
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
20
КПД
`η = E_(полез.)/E_(полн.) * 100 %`
КПД
`η = 16/80 * 100 % = 20 %`
Номер: DF5F69
Впишите правильный ответ.
Температура алюминиевой детали массой 6 кг увеличилась от 60 °С до 100 °С. Какое количество теплоты получила деталь при нагревании? Потерями в окружающую среду пренебречь.
кДж
КЭС: 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
216
Удельная теплоемкость алюминия λ = 900 Дж/кг К
m = 6 кг
Изменение температуры составило
Δt = 100-60=40 градусов Цельсия
То есть получаем следующее выражение
Q = m*λ*Δt = 6 * 900 * 40=216000 Дж = 216 кДж
Номер: 52B560
Впишите правильный ответ.
На рисунке показан график изменения температуры вещества, находящегося в закрытом сосуде, по мере поглощения им количества теплоты. Масса вещества равна 0,5 кг. Первоначально вещество было в жидком состоянии. Какова удельная теплота парообразования вещества?
кДж/кг
КЭС: 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
600
На парообразование было потрачено 4*105 -1 *105 =3*105 Дж тепла.
То есть на 1 кг было бы потрачено в 2 раза больше.
3*2*105= 6 *105 Дж = 600 Дж/кг*К
Номер: A19065
Впишите правильный ответ.
Какое количество теплоты необходимо для того, чтобы расплавить 2 кг свинца, взятого при температуре плавления?
кДж
КЭС: 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
50
Удельная теплота плавления свинца
λ = 2,5*104 Дж/кг
тогда необходимое тепло
Q = m*λ = 2* 2,5*104 Дж = 5*104 Дж = 50 кДж
Номер: 8AB566
Впишите правильный ответ.
На рисунке показан график изменения температуры вещества, находящегося в сосуде под поршнем, по мере поглощения им количества теплоты. Масса вещества 1,5 кг. Первоначально вещество было в жидком состоянии. Какова удельная теплота парообразования вещества?
кДж/кг
КЭС: 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
200
На парообразование ушло 5*105-2*105=3*105 Дж
С учетом того что это 1,5 кг получаем на 1 кг
3*105/1,5*105=2*105 Дж = 200 кДж/кг*К
Номер: D13E36
Впишите правильный ответ.
На рV-диаграмме показан процесс изменения состояния 3 моль идеального одноатомного газа. Внешние силы совершили работу, равную 5 кДж. Какое количество теплоты газ отдал в этом процессе?
кДж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
5
Происходит уменьшение объема и повышение давления. Причем эти величины обратно пропорциональны, что говорит о конечной одинаковой энергии. То есть если энергия газа осталась одинаковой, то приложенная к нему энергия работы была отдана в среду в виде теплоты. 5 кДж
Номер: 976338
Впишите правильный ответ.
Идеальный одноатомный газ, расширяясь изобарно, совершил работу, равную 60 Дж. При этом увеличение внутренней энергии газа составило
90 Дж. Количество вещества газа не изменялось. Какое количество теплоты сообщили газу в этом процессе?
Дж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
150
На 60 Дж газ совершил работу, то есть поглотил тепло при расширении, и еще на 90 Дж у него повысилась энергия, тогда 60+90=150 Дж полное тепло подведенное к газу.
Номер: 6B7A34
Впишите правильный ответ.
Рабочее тело идеальной тепловой машины за цикл работы получает от нагревателя количество теплоты, равное 100 Дж, и отдаёт холодильнику количество теплоты, равное 60 Дж. Чему равен КПД тепловой машины?
%
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
40
100 Дж получает, а отдает 60 Дж, то есть 100-60 = 40 Дж тратится на работу.
КПД
`η = E_(полез.)/E_(полн.) * 100 % = 40/100*100=40` %
Номер: 6C193A
Впишите правильный ответ.
Рабочее тело тепловой машины с КПД 8% совершает за один цикл работу 20 кДж. Какое количество теплоты получает рабочее тело от нагревателя за цикл?
кДж
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
250
КПД
`η = E_(полез.)/E_(полн.) * 100 % `
`8 = 20/E_(полн.) * 100 % `
`E_(полн.) = 20/8 * 100 % = 250 кДж`
Номер: 8EA430
Впишите правильный ответ.
На pT-диаграмме показан процесс изменения состояния 5 моль идеального газа. Внутренняя энергия газа увеличилась на 20 кДж. Какое количество теплоты получил газ в этом процессе?
кДж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
20
Как видим из графика здесь линейная зависимость давления от температуры. Это значит что объем не менялся. То есть можно говорить о том, что вся энергия тепла пошла на изменение энергии. Изменение энергии за счет объема не происходило из за счет количества вещества. Ответ: 20 кДж
Номер: 832D3B
Впишите правильный ответ.
Тепловая машина работает по циклу Карно. Температуру холодильника тепловой машины повысили, оставив температуру нагревателя прежней. Количество теплоты, полученное газом от нагревателя за цикл, не изменилось. Как изменились при этом КПД тепловой машины и работа газа за цикл?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
КПД тепловой машины/ Работа газа за цикл
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
22
При уменьшении тепла самой машины и сохранении тепла на холодильнике, получается меньшее количество тепла стало оставаться в процессе, а значит КПД понизилось.
Работа газа за цикл уменьшилась тоже, так как в процессе расширения газа, стало меньше поглощаться тепла. (При поглощении тепла происходит положительная работа газа, она сократилась)
Номер: 11818F
Впишите правильный ответ.
На рисунке показан график изменения температуры вещества t по мере поглощения им количества теплоты Q. Масса вещества равна 2 кг.
Первоначально вещество было в твёрдом состоянии. Какова удельная теплота плавления вещества?
кДж/кг
КЭС: 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
200
На плавление вещества ушло:
8*105-4*105=4*105 Дж
А на один кг ушло в два раза меньше.
4/2 * 105 = 200 кДж/кг*К
Номер: 137B85
Впишите правильный ответ.
Внешние силы совершили над газом работу 30 Дж, при этом внутренняя энергия газа уменьшилась на 30 Дж. Какое количество теплоты отдал газ в этом процессе?
Дж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
60
Совершая работу мы условно повысили энергию и как эквивалент тепло газа на 30 Дж, но при этом в конце получили еще потерю 30 Дж. Все это можно считать потерями.
30+30=60 Дж
Номер: 25EC8A
Впишите правильный ответ.
Количество теплоты, полученное рабочим телом идеальной тепловой машины Карно от нагревателя за цикл, увеличили. Количество теплоты, отданное рабочим телом холодильнику за цикл, не изменилось. Температура холодильника осталась прежней. Как изменились при этом КПД тепловой машины и работа тепловой машины за цикл?
Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
КПД тепловой машины/ Работа тепловой машины за цикл
КЭС: 2.2 Термодинамика
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
11
Повышая подводимое тепло при неизменной Т холодильника больше тепла остается в процессе. КПД повышается, а вместе с ним и энергия на работу.
Номер: 95688F
Впишите правильный ответ.
У идеального теплового двигателя Карно температура нагревателя 500 К, а температура холодильника 300 К. Определите КПД теплового двигателя.
%
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
40
Нагреватель это эквивалент тепла поступления, холодильник это тепло неиспользуемое.
500-300=200 К будет тепло используемое в работе.
КПД
`η = E_(полез.)/E_(полн.) * 100 % `
`η = 200/500 * 100 = 40% `
Номер: E85980
Впишите правильный ответ.
На рТ-диаграмме показан процесс изменения состояния 1 моль одноатомного идеального газа. Газ в этом процессе получил количество теплоты, равное 3 кДж. Определите работу, совершённую газом.
кДж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
3
Давление уменьшилось температура сохранилась, значит произошло изменение объема, он увеличился. Для сохранения температуры при увеличении объема и были потрачены 3 кДж
Номер: ED9C80
Впишите правильный ответ.
Температуру нагревателя тепловой машины Карно повысили, оставив температуру холодильника прежней. Количество теплоты, отданное газом холодильнику за цикл, не изменилось. Как изменились при этом КПД тепловой машины и работа газа за цикл?
Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
КПД тепловой машины/ Работа газа за цикл
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
11
Повышая подводимое тепло при неизменной Т холодильника больше тепла остается в процессе. КПД повышается, а вместе с ним и энергия на работу.
Номер: 3DED80
Впишите правильный ответ.
На Vp-диаграмме показан процесс изменения состояния постоянной массы идеального газа. Внутренняя энергия газа уменьшилась на 30 кДж. Какое количество теплоты отдал газ в этом процессе?
кДж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
30
Если рассматривать этот изохорный процесс, то падение давления при постоянном объеме может быть связано с понижением температуры, что собственно так и есть, - так как количество вещества с объемом постоянные. В итоге уменьшая энергию на 30 кДж уменьшается и температура. Собственно эта энергия и относится к теплу.
Номер: 8AEB86
Впишите правильный ответ.
Даны следующие зависимости величин:
А) зависимость пути, пройденного телом при равномерном движении,
от времени;
Б) зависимость объёма постоянной массы идеального газа от абсолютной температуры в изохорном процессе;
В) зависимость электроёмкости плоского конденсатора с расстоянием d между пластинами от площади пластин.
Установите соответствие между этими зависимостями и видами графиков, обозначенных цифрами 1–5. Для каждой зависимости А–В подберите соответствующий вид графика и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.
А Б В
Ответ:
КЭС: 1.1 Кинематика
1.2 Динамика
1.3 Статика
1.4 Законы сохранения в механике
1.5 Механические колебания и волны
2.1 Молекулярная физика
2.2 Термодинамика
3.1 Электрическое поле
3.2 Законы постоянного тока
3.3 Магнитное поле
3.4 Электромагнитная индукция
3.5 Электромагнитные колебания и волны
3.6 Оптика
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
545
Номер: A89B4F
Впишите правильный ответ.
Для определения удельной теплоёмкости вещества тело массой 300 г, нагретое до температуры 100 °С, опустили в железный стакан калориметра, содержащий 200 г воды. Начальная температура калориметра с водой равна 23 °С. После установления теплового равновесия температура тела, воды и калориметра стала равна 30 °С. Определите удельную теплоёмкость вещества исследуемого тела. Масса калориметра – 100 г. Ответ округлите до целых.
Дж/(кг∙К)
КЭС: 2.2.11 Уравнение теплового баланса
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
295
`m_т` =300 г = 0,3 кг
`m_в` =200 г = 0,3 кг
`m_к` =100 г = 0,3 кг
`t_1`=100° C
`t_в`=23° C
`t_2`=100° C
λ-?
`λ_ж` = 460 Дж/(кг*K)
`λ_в` = 4.2*103 Дж/(кг*K)
При распределении температуры тела в воде, можно утверждать, что тепло равное изменению температуры тела на `t_1-t_2=100-30=70` С равно теплу при изменении воды и стакана из железа на `Δt=30-23=7`С
Найдем тепло потраченное на изменение воды и железа.
`Q=Δt*m_к*λ_ж+Δt*m_в*λ_в`
`Q=7*0,1*460+7*0,2*4,2*10^3 = 322+5880=6202` Дж
Теперь собственно можно записать изменение тепла для тела
`Q=(t_1-t_2)*m_т*λ` отсюда
`λ = Q/((t_1-t_2)*m_т) = 6202/(70*0,3)=6202/21≈295` Дж/кг*K
Номер: CDB542
Впишите правильный ответ.
В начале процесса температура куска свинца массой 1 кг была равна 47 °С. Ему передали количество теплоты, равное 46,4 кДж. Температура плавления свинца равна 327 °С. Какова масса расплавившейся части свинца? Тепловыми потерями пренебречь.
кг
КЭС: 2.2.11 Уравнение теплового баланса
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
0,4
Дано:
`m_с` = 1 кг
`t_1` = 47 C
Q = 46.4 кДж
`t_п` = 327 С
`λ_(свинца)`=130 Дж/кг*К
`λ_(плавл свинца)`=2,5*104 Дж/кг*К=25 кДж/кг*К
m_(распл. свинца) =?
То есть первоначально у нас свинец нагрелся до 327 градусов Цельсия, а далее его часть расплавилась.
Вначале узнаем сколько тепла потребовалось для нагрева до 327 градусов, а далее оставшуюся часть энергии можно будет условно распределить на плавление вещества.
327-47=280 С
То есть у нас произошло изменение на 280 градусов, что можно записать так.
`Q = Δt*m*λ_(свинца)=280*1*130 = 36 400 Дж = 36,4 кДж`
Получается что на плавление ушло 46,4-36,4=10 кДж
Тогда 10/25=0,4 кг свинца расплавилось с остаточного тепла.
Номер: C5D4F1
Впишите правильный ответ.
При изобарном расширении постоянной массы неона при нормальном атмосферном давлении ему сообщили количество теплоты, равное 200 кДж. Определите изменение объёма неона.
м3
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
...
По условию p = const и v = const, изобарное расширение.
По первому закону термодинамики:
Q = ΔU + A
при этом A = pΔV
ΔU = 3/2A = 3/2 pΔV
ΔV = ΔU/p*2/3=200000/100000*2/3≈1.3 м3
не сходится с ФИПИ
Номер: DE8578
Впишите правильный ответ.
В калориметр с водой, температура которой 0 °С, опущена трубка. По трубке в воду впускают насыщенный водяной пар при температуре 100 °С. В некоторый момент масса воды перестаёт увеличиваться, хотя пар
по-прежнему пропускают. Первоначальная масса воды 230 г. На сколько граммов увеличилась масса воды? Тепловыми потерями пренебречь.
г
КЭС: 2.2.11 Уравнение теплового баланса
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
42
Происходит нагрев воды паром, как только вода становится равна 100 градусам, то пар в ней не задерживается и сразу вылетает.
Нам надо узнать сколько тепла надо чтобы изменить температуру воды с 0 до 100 градусов, причем весь этот объем пара с подобной теплоемкостью пойдет на конденсацию, то есть добавиться в воду.
λ воды = 4,2*103 Дж
λ парообразования =2300 кДж
`Q = 100 * 0,23 * 4,2*10^3=23*4200=96600 Дж`
Теперь зная количество тепла, которое необходимо для поднятия Т и теплоту выделяемую паром при парообразовании, можно соотнести эти величины и понять сколько пара изменит температуру.
m = 96600/2300000= 0,42 кг=42 г
Номер: 5F7074
Впишите правильный ответ.
При изобарном расширении постоянной массы гелия при нормальном атмосферном давлении его объём увеличился на 0,2 м3. Определите изменение внутренней энергии гелия.
кДж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
30
По условию p = const и v (количество вещества) = const, изобарное расширение.
По первому закону термодинамики:
Q = ΔU + A
при этом A = pΔV
ΔU = 3/2A = 3/2 pΔV
ΔU = 3/2 *100000*0,2 = 30 000 Дж = 30 кДж
Номер: 90F3B1
Впишите правильный ответ.
Тепловая машина с максимально возможным КПД имеет в качестве нагревателя резервуар с горячим паром при температуре 100 °С, давление которого поддерживается постоянным, а в качестве холодильника – сосуд с водой при 0 °С. Давление пара равно 105 Па. Какая масса пара сконденсируется при совершении машиной работы, равной 1 МДж? Ответ округлите до десятых.
кг
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
1,6
Дано
t_н=100 С
t_х=0 С
A = 1 МДж
m = ?
Решение
В тепловой машине при совершении работы будет сконденсируется пар, при этом количество переданной теплоты холодильнику Qx будет определять массу получившегося пара.
Qx = λm (1)
m = Qx/λ
λ парообразования =2300 кДж
КПД машины рассчитывается по формуле
η = A/Qн
Qн - тепло от нагревателя. То есть получается что это тепло тратится на работу и остатки на холодильник.
Qн = Qx + А
выразим КПД через тепло холодильника
`η = A/(Qx + А)`
`A = η(Qx + А)`
Перенесем работы в одну часть равенства.
A(1-η)=η(Qx)
`Qx = (A(1-η))/η = A(1/η-1)` (2) Также КПД машины можно вычислить и через тепло
`η = (Т_н - T_x)/(Т_н)`
Подставим это выражение в формулу выше (2).
`Qx = A((Т_н)/(Т_н - T_x)-1)`
`Qx = A(Т_н-Т_н+T_x)/(Т_н - T_x)`
`Qx = (AТ_x)/(Т_н - T_x)`
А теперь это выражение подставим в (1) формулу.
`m=(AТ_x)/(λ(Т_н - T_x))`
Переведем температуру в Кельвины
0 С = 273 К
100 С = 373 К
`m=(AТ_x)/(λ(Т_н - T_x))=(1000000*273)/(λ(373-273))=273/230=1,19`
Что - то здесь не так, подставляя теплоту парообразования получается 1,2, а надо 1,6 по ФИПИ
Номер: 50A21C
Впишите правильный ответ.
Идеальному одноатомному газу в цилиндре под поршнем было передано количество теплоты 5000 Дж. Какую работу совершил при этом газ, если его расширение происходило при постоянном давлении?
Дж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
2000
По первому закону термодинамики:
Q = ΔU + A
при этом A = pΔV
A = p * ΔV (изопроцесс изобарный, так как p = const),
ΔU = 1,5 p * ΔV (i = 3),
Q = 2,5 p * ΔV,
`p * ΔV = A = Q /(2,5)`,
A = 5000/2,5 = 2000 Дж
Номер: 67A91B
Впишите правильный ответ.
При изобарном нагревании газообразный гелий получил количество теплоты 100 Дж. Какую работу совершил газ? Масса гелия в процессе нагревания
не менялась.
Дж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
40
По первому закону термодинамики:
Q = ΔU + A
при этом A = pΔV
A = p * ΔV (изопроцесс изобарный, так как p = const),
ΔU = 1,5 p * ΔV (i = 3),
Q = 2,5 p * ΔV,
`p * ΔV = A = Q /(2,5)`,
A = 100/2,5 = 40 Дж
Номер: 426924
Впишите правильный ответ.
В стакан калориметра, содержащий 351 г воды, опустили кусок льда массой m, имевший температуру 0 °С. Начальная температура калориметра и воды 45 °С.
В момент времени, когда наступило тепловое равновесие, температура воды и калориметра стала равной 5 °С. Чему равна масса m? Теплоёмкостью калориметра пренебречь.
г
КЭС: 2.2.11 Уравнение теплового баланса
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
168
Дано
`λ = 3,3*10^5` Дж/кг
Кусок льда массой m кг сначала растаял с поглощением количества теплоты ,
Q1 = λm
где Дж/кг – удельная теплота плавления льда. Затем, вода, образованная от льда, нагрелась до температуры 5 °С:
Q2 = cmΔT,
где
c=4200 Дж/(кг∙С) – удельная теплоемкость воды;
∆T=5 – изменение температуры воды.
В сумме было поглощено тепла (в Дж):
Q = Q1+Q2=m(λ+cΔT) (1)
Это тепло было взято у воды калориметра массой M=0,351 кг и изменением ее температуры ∆t=45-5=40 °С. Найдем количество теплоты Q:
Q = cMΔT
Q = 4200*0.351*40=58968
Тогда из формулы (1), получаем:
`m = Q/(λ+cΔT) = 58968/(330000+4200*5)=0.168` кг,
что составляет 168 грамм.
Номер: 2C5924
Впишите правильный ответ.
Кусок алюминия массой 3 кг нагрели от 20 °С до 100 °С. Какое количество теплоты было затрачено на его нагрев?
кДж
КЭС: 2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
216
λ ал = 900 Дж/(кг*К)
t1 = 20 C
t2 = 100 C
Решение:
Количество поглощенной теплоты зависит от удельной теплоемкости (справочное), от массы и от разницы первоначальной и конечной температуры.
`Q = Δt*m*λ_ал = (100-20)*3*900=240*900=216 000 Дж` = 216 кДж
Ответ: 216
Номер: A9E423
Впишите правильный ответ.
При сжатии идеального одноатомного газа при постоянном давлении внешние силы совершили работу 2000 Дж. Какое количество теплоты было передано при этом газом окружающим телам?
Дж
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
5000
Работа над газом при постоянном давлении равна:
`A = pΔV = νR ΔT`
изменение внутренней энергии составит:
`ΔU = 3/2 νRΔT`
По первому закону термодинамики
|Q |=|ΔU + A|= 5/2 νR ΔT = 2,5A = 5000 Дж
Ответ: 5000 Дж
Номер: 0E8CD8
Впишите правильный ответ.
В начале процесса температура куска свинца массой 1 кг равнялась 37 °С. Ему передали количество теплоты, равное 47,7 кДж. Температура плавления свинца 327 °С. Какова масса расплавившейся части свинца? Тепловыми потерями пренебречь.
кг
КЭС: 2.2.11 Уравнение теплового баланса
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
0,4
Вначале свинец массой M=1 кг довели до температуры плавления и потратили
Q1 = cMΔt Дж,
где
c=130 Дж/(кг∙°С) – удельная теплоемкость свинца;
∆T = 327-37 – изменение температуры свинца.
Затем, оставшаяся часть тепла пошла на плавление свинца:
Q2 = λ*m Дж,
где
`λ = 2.5 * 10^4` Дж/кг – удельная теплота плавления свинца;
m – масса расплавленной части свинца.
В сумме Q = Q1+Q2 = 47.7 кДж.
Найдем массу m расплавившейся части свинца из выражения:
`cMΔT+λ*m=Q`
`m=(Q-cMΔT)/λ`
`m=(47.7*10^3-130*1*(327-27))/(2.5 * 10^4) = 0.4` кг
Ответ: 0,4
Номер: BC2CD5
Впишите правильный ответ.
В калориметр с водой бросают кусочки тающего льда. В некоторый момент кусочки льда в воде перестают таять. К этому моменту масса воды увеличилась на 42 г. Какова начальная масса воды, если её первоначальная температура равна 10 °С?
г
КЭС: 2.2.11 Уравнение теплового баланса
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
330
Получается что 42 грамма льда перешли в воду и эта удельная теплота плавления льда изменила неизвестную нам массу воды на 10 градусов, так как вода стала равна 0 градусам, ведь лед перестал таять.
Дано:
`λ_(пл льда) = 3,3*10^5 = Дж/кг`
`λ_(воды) = 4,2*10^3 = Дж/кг`
Δt = 10 C
Решение:
`Q_л = 0,042*3,3*10^5 = 13860 Дж`
Получается что `Q_в = λ_(воды) *m_(в)*Δt` при этом `Q_л =Q_в`
`13860 = λ_(воды) *m_(в)*Δt`
`m_(в) = 13860/(λ_(воды)*Δt) = 13860/(4,2*10^4) = 0.33`кг = 330 г
Ответ: 330 г
Номер: 6A33DF
Впишите правильный ответ.
Температура куска свинца массой 1 кг равна 37 °С. Какое количество теплоты надо передать ему, чтобы расплавилась половина его массы? Температура плавления свинца 327 °С. Ответ выразите в килоджоулях (кДж). Тепловыми потерями пренебречь.
кДж
КЭС: 2.2.11 Уравнение теплового баланса
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
50,2
Решение:
Нам необходимо, во-первых, нагреть кусок до температуры плавления Q1, во-вторых, еще добавить тепло для плавления 0,5 кг свинца Q2.
Q = Q1+Q2
`Q = m*λ_(тепл свин)*Δt + m/2*λ_(плавл свин)`
`Q = 1*130*290 + 0,5*25000 =37700+12500 =50 200 Дж` = 50,2 кДж
Ответ: 50,2 кДж
Номер: 7C455F
Впишите правильный ответ.
При изобарном расширении неона его объём увеличился на 0,4 м3, а внутренняя энергия увеличилась на 6 кДж. Определите давление неона.
кПа
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
10
Изменение внутренней энергии:
ΔU = 3/2A
`A = 2/3*ΔU = 2/3*6*10^3=4*10^3 = 4000` Дж
Также работу можно выразить
A = pΔV
`p = 4000/0.4=10 000 Па = 10 кПа`
Ответ: 10 кПа
Номер: 1B1B5D
Впишите правильный ответ.
В начале процесса температура куска свинца массой 1 кг была равна 47 °С. Температура плавления свинца равна 327 °С. Какое количество теплоты передали куску свинца, если расплавилась часть свинца, равная 400 г? Тепловыми потерями пренебречь.
кДж
КЭС: 2.2.11 Уравнение теплового баланса
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
46,4
Дано:
m = 1 кг
λ_(тепл свин) = 130 Дж/кг К
L_(плавл свин) = 2,5*10^4 Дж/кг
Δt =327-47=280 C
Вначале свинец массой M=1 кг довели до температуры плавления и потратили Q1 энергии, а потом часть свинца 0,4 кг расплавили и потратили Q2 энергии - тепла.
Q = Q1+Q2
`Q = m*λ_(тепл свин)*Δt + 0,4* m*L_(плавл свин)` Дж,
`Q = 1*130*280 + 0,4* 1*2,5*10^4 = 36100+10000=46400` Дж,
это составляет 46,4 кДж.
Ответ: 46,4
Номер: C62953
Впишите правильный ответ.
В калориметр с водой опущена трубка. По трубке в воду впускают водяной пар при температуре 100 °С. В некоторый момент масса воды перестаёт увеличиваться, хотя пар по-прежнему пропускают. Первоначальная масса воды 460 г, а температура 0 °С. Определите массу сконденсировавшегося пара. Тепловыми потерями пренебречь.
г
КЭС: 2.2.11 Уравнение теплового баланса
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
84
Решение:
На конденсацию пара, массой m потребовалось
(здесь L – удельная теплота парообразования = `2.3*10^6` Дж/кг)
Q=L*m Дж теплоты.
Так как в некоторый момент масса воды перестала увеличиваться, значит, ее температура достигла 100 °С. Следовательно, для нагревания воды массой M=460 г = 0,46 кг с 0 °С до 100 °С было затрачено Q Дж теплоты.
Имеем:
Q = cMΔT,
где c=4200 Дж/(кг∙°С) – удельная теплоемкость воды;
∆T=100 – изменение температуры. Объединяя эти два выражения, находим массу сконденсировавшегося пара:
`L*m = cMΔT`
`m = (cMΔT)/L = (4200*0.46*100)/(2.3*10^6) =0.084 кг`
что составляет 84 грамма.
Ответ: 84
Номер: 66DF52
Впишите правильный ответ.
Кусок льда опустили в термос с водой. Начальная температура льда равна 0 °С, исходная масса воды – 1100 г. Теплоёмкостью термоса можно пренебречь. При переходе к тепловому равновесию часть льда массой 420 г растаяла. Чему равна начальная температура воды в термосе?
°С
КЭС: 2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
30
Дано (справочное):
`с_в = 4.2*10^3` Дж/кг*К удельная теплота воды
`L = 3.3*10^5` Дж/кг удельная теплота плавления льда
Решение:
Вода остывала, когда отдавала свое тепло льду. При этом отдача тепла продолжалась пока она не стала равна 0 градусов, то есть появился баланс с температурой льда, когда часть среды была водой, часть льдом.
Получается, что 1100 г отдали свое тепло, чтобы расплавить 420 г льда. Собственно зная удельную теплоемкость льда, можно узнать выделенное тепло. Это тепло равно как раз отданному теплу при массе воды 1,1 кг с начальной температуры до 0 градусов Цельсия.
`L = 3.3*10^5` Дж/кг
`Q_1 = L*m` - тепло которое ушло на плавление льда
`Q_1 = 3.3*10^5*0.42= 138600` Дж
Именно столько тепла отдала вода массой 1,1 кг, или это можно записать так через тепло отданное водой:
`Q_2 = c_в*m*Δt `
`с_в = 4.2*10^3` Дж/кг*К , тогда
`Q_2 = 4.2*10^3*1,1*Δt `
При условии сколько вода отдала, а лед получило `Q_1 =Q_2`:
`138600 = c_в*m*Δt = 4.2*10^3*1,1*Δt`
`Δt = 138600/(4.2*10^3*1,1)=138600/4620=30`
Получается у нас изменение Т было на 30 градусов, а если конечная 0, то начальная 0+30=30 градусов Цельсия.
Ответ: 30 С
Номер: 6C915C
Впишите правильный ответ.
Идеальный одноатомный газ находится в сосуде c жёсткими стенками объёмом 0,6 м3. При охлаждении его давление снизилось на 3⋅103 Па.
На сколько уменьшилась внутренняя энергия газа?
на
кДж
КЭС: 2.2.2 Внутренняя энергия
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
2,7
Дано:
V = 0,6 м3
`Δp = 3*10^3 Па`
ΔU - ?
Решение:
Формула изменения энергии:
`ΔU = 3/2*m/M*R*ΔT`
По уравнению Менделеева Клапейрона.
`p_1V=m/M*R*T_1`
`p_2V=m/M*R*T_2`
`(p_2-p_1) V=m/M*R*ΔT`
`ΔpV=m/M*R*ΔT`
Тогда:
`ΔU = 3/2*ΔpV=3/2*3*10^3*0,6=2,7*10^3 Дж= 2,7 кДж`
Ответ: 2,7 кДж
Номер: EE7CA0
Впишите правильный ответ.
В стакан калориметра, содержащий 75 г воды, опустили кусок льда при температуре 0 °С. Начальная температура калориметра с водой 55 °С. После того как наступило тепловое равновесие, температура калориметра с водой стала равной 5 °С. Определите массу льда в граммах (г), округлив до целого. Теплоёмкостью калориметра и теплообменом с окружающей средой пренебречь.
г
КЭС: 2.2.11 Уравнение теплового баланса
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
45
Дано:
`m_в = 75 г = 0.075 кг`
`t_1 = 55 C`
`t_2 = 5 C`
`L = 3.3*10^5` Дж/кг (удельная теплота плавления льда)
`с = 4.2*10^3` Дж/кг*К (удельная теплота воды)
Решение:
Получается что вода изменила температуру с начальной до 5 градусов, а все тепло, которое она отдала ушло на плавление льда.
`Q_1 = c*m*Δt = 4.2*10^3 * 0.075*(55-5)=15 750 Дж`
Теперь узнаем какое количество льда могла расплавить эта энергия - тепло, а потом еще нагреть воду льда до 5 градусов.
`Q_2 = Lm+сm*5=3.3*10^5*m+4.2*10^3m*5` При условии `Q_1 =Q_2` получаем
`15 750 = 3.3*10^5*m+4.2*10^3*m*5`
`15 750 = 330000m+21000*m`
`m = 15750/351000≈0.0448 кг=45 г`
Ответ: 45 г
Номер: C6FFCA
Впишите правильный ответ.
Тепловая машина с максимально возможным КПД имеет в качестве нагревателя резервуар с водой, а в качестве холодильника – сосуд со льдом при 0 оС. При совершении машиной работы 1 МДж растаяло 12,1 кг льда. Определите температуру воды в резервуаре. Ответ округлите до целых.
К
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
341
При таянии лед получил от газа количество теплоты
`Q = λm=12.1 кг* 3,3*10^5 Дж/кг = 3,993` МДж
КПД тепловой машины равен
`η = A/Q_н`
причем количество теплоты, полученное газом от нагревателя
`Q_н = A+Q_х`
откуда
`η = A/(A+Q_х)`
С другой стороны КПД идеальной тепловой машины
`η =1-Т_x/Т_н`
Таким образом:
`Т_н =Т_x/(1-η) = Т_x/(1-A/(A+Q_х))=273(1+1/3,993)≈341К`
Ответ: 341 К
Номер: E9E397
Впишите правильный ответ.
В термос с водой массой 500 г при температуре 41 оС опускают бутылочку с детским питанием, в результате чего она нагревается до температуры 36 оС. Теплоёмкость бутылочки с питанием равна 525 Дж/К. Какова была её начальная температура? Теплоёмкостью термоса пренебречь.
ºС
КЭС: 2.2.11 Уравнение теплового баланса
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
16
Дано:
`m_в = 500 г = 0.5 кг`
`t_1 = 41 C`
`t_2 = 36 C`
`λ_б = 525` Дж/К (теплоемкость бутылочки)
`с = 4.2*10^3` Дж/кг*К (удельная теплота воды)
Решение:
Получается вода отдает тепло, а бутылочка нагревается. Вода при этом теряет свою температуру от начальной до конечной.
`Q_1 = cmΔt =4200*0.5*(41-36)=10500 Дж`
В итоге это все тепло пошло на нагрев бутылочки, которое можно выразить так
`Q_2 =λ_б*Δt` Причем `Q_1 =Q_2`, тогда
`10500 =525*Δt`
`Δt = 10500/525 = 20`° C изменение температуры бутылочки.
Значит у нее была температура
36-20=16 °C
Ответ: 16 °C
Номер: E62F93
Впишите правильный ответ.
Аргону сообщили количество теплоты, равное 30 кДж, и он изобарно расширился. При этом объём газа увеличился на 0,6 м3. Каково давление газа? Масса газа постоянна.
кПа
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
20
Запишем первый закон термодинамики в виде
`Q=ΔU+A`,
где
ΔU=3/2A - изменение внутренней энергии газа;
A=pΔV - работа, совершенная газом.
Вычислим величину A, получим:
`3/2* A+A=Q ⇒ A=(2Q)/5=2*30/5` кДж.
Учитывая изобарный процесс (p=const), находим давление газа:
`p = A/(ΔV) = (12*10^3)/(0.6)=20*10^3` Па,
что составляет 20 кПа.
Ответ: 20.
Номер: FDCBE2
Впишите правильный ответ.
Для охлаждения лимонада в него бросают кубики льда, имеющие температуру 0 °С. Масса каждого кубика – 8 г. Первоначальная температура лимонада равна 30 °С. После того как в лимонад бросили четыре кубика льда, установилась температура 15 °С. Сколько лимонада было в стакане? Ответ в граммах (г) округлите до целых. Теплообменом лимонада и льда с другими телами пренебречь. Удельная теплоёмкость лимонада равна удельной теплоёмкости воды.
г
КЭС: 2.2.11 Уравнение теплового баланса
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
200
Дано:
`m_л = 8 г = 0.008 кг`
`t_1 = 30 C`
`t_2 = 15 C`
`L = 3.3*10^5` Дж/кг (удельная теплота плавления льда)
`с = 4.2*10^3` Дж/кг*К (удельная теплота воды, лимонада)
`m_в - ?`
Решение:
Лед таял, а потом вода от льда нагревалась до конечной температуры, при этом на это ушло тепло изменения температуры лимонада от 30 до 15 градусов.
`Q_в = сm_в(t_1-t_2) = 4.2*10^3*m_в*15=63000m_в` Дж (1)
При этом лед поглотил следующее количество тепла при условии что кубика было 4 получается
`Q_л = Lm+c4mΔt` Дж
Δt - изменение температуры льдом от 0 градусов до 15
`Q_л = 3.3*10^5*0,032+4.2*10^3*0,032*15 = 10560+2016=12576` Дж
Принимая во внимание `Q_в =Q_л` и ссылаясь на выражение (1) получаем
`63000m_в = 12576`
`m_в = 0,1996 ≈ 0,2 кг = 200 г`
Номер: 4FD162
Впишите правильный ответ.
Кусок льда опустили в термос с водой. Начальная температура льда 0 °С, исходная масса воды 1100 г. Теплоёмкостью термоса можно пренебречь. При переходе к тепловому равновесию часть льда массой 210 г растаяла. Чему равна начальная температура воды в термосе?
°С
КЭС: 2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
Тип ответа: Краткий ответ
Ответ:
15
Дано (справочное):
`с_в = 4.2*10^3` Дж/кг*К удельная теплота воды
`L = 3.3*10^5` Дж/кг удельная теплота плавления льда
Решение:
Вода остывала, когда отдавала свое тепло льду. При этом отдача тепла продолжалась пока она не стала равна 0 градусов, то есть появился баланс с температурой льда, когда часть среды была водой, часть льдом.
Получается, что 1100 г отдали свое тепло, чтобы расплавить 210 г льда. Собственно зная удельную теплоемкость льда, можно узнать выделенное тепло. Это тепло равно как раз отданному теплу при массе воды 1,1 кг с начальной температуры до 0 градусов Цельсия.
`L = 3.3*10^5` Дж/кг
`Q_1 = L*m` - тепло которое ушло на плавление льда
`Q_1 = 3.3*10^5*0.21= 69300` Дж
Именно столько тепла отдала вода массой 1,1 кг, или это можно записать так через тепло отданное водой:
`Q_2 = c_в*m*Δt `
`с_в = 4.2*10^3` Дж/кг*К , тогда
`Q_2 = 4.2*10^3*1,1*Δt `
При условии сколько вода отдала, а лед получило `Q_1 =Q_2=69300` Дж:
`69300 = c_в*m*Δt = 4.2*10^3*1,1*Δt`
`Δt = 69300/(4.2*10^3*1,1)=69300/4620=15`
Получается у нас изменение Т было на 15 градусов, а если конечная 0, то начальная 0+15=15 градусов Цельсия.
Ответ: 15° С
Номер: C5D78B
Установление соответствия (20)
Установите соответствие и впишите ответ.
В цилиндре под поршнем находилось твёрдое вещество массой m. Цилиндр поместили в печь. На рисунке схематично показан график изменения температуры t вещества по мере поглощения им количества теплоты Q. Формулы А и Б позволяют рассчитать значения физических величин, характеризующих происходящие с веществом тепловые процессы.
Установите соответствие между формулами и физическими величинами, значение которых можно рассчитать по этим формулам.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФОРМУЛЫ
А) `(ΔQ_1)/(mΔt_1)`
Б) `(ΔQ_2)/m`
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
1) удельная теплота плавления
2) удельная теплота парообразования
3) удельная теплоёмкость твёрдого вещества
4) удельная теплоёмкость жидкости
А Б
КЭС: 2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Установление соответствия
Ответ:
31
А) Q1 это теплота передаваемая при нагреве вещества, до двух "полок" графика, а значит это теплота передаваемая твердому веществу.
Б) Q2 как видим это поглощение тепла на 1 "полке", а значит это плавление, а не испарение.
Номер: A53641
Установите соответствие и впишите ответ.
В цилиндре под поршнем находилось твёрдое вещество. Цилиндр поместили в горячую печь, а через некоторое время стали охлаждать. На рисунке схематично показан график изменения температуры t вещества с течением времени τ. Установите соответствие между участками графика и процессами, отображаемыми этими участками.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
УЧАСТКИ ГРАФИКА
А) CD
Б) EF
ПРОЦЕССЫ
1) нагревание пара
2) конденсация
3) нагревание жидкости
4) кипение
А Б
КЭС: 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Установление соответствия
Ответ:
31
A) СD возрастающий график после первой полки графика, значит это жидкость
Б) EF возрастающий график после 2 полки графика, значит это пар
Номер: 67AB41
Установите соответствие и впишите ответ.
На рисунках А и Б приведены графики двух процессов: 1–2 и 3–4, в каждом из которых участвует 1 моль разреженного гелия. Графики построены в координатах p–T и V–T, где p – давление, V – объём и T – абсолютная температура газа.
Установите соответствие между графиками и утверждениями, характеризующими изображённые на графиках процессы.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ГРАФИКИ
А)
Б)
УТВЕРЖДЕНИЯ
1) Над газом совершают положительную работу, при этом газ отдаёт тепло.
2) Над газом не совершают работы, при этом его внутренняя энергия уменьшается.
3) Газ получает положительное количество теплоты и не совершает работы.
4) Газ получает положительное количество теплоты, при этом его внутренняя энергия не изменяется.
А Б
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Установление соответствия
Ответ:
...
Номер: AC1CB5
Установите соответствие и впишите ответ.
На рисунках А и Б приведены графики двух процессов: 1–2 и 3–4, каждый из которых совершает 1 моль разреженного аргона. Графики построены в координатах p–T и V–T, где p – давление, V – объём и T – абсолютная температура газа.
Установите соответствие между графиками и утверждениями, характеризующими изображённые на графиках процессы.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ГРАФИКИ
А)
Б)
УТВЕРЖДЕНИЯ
1) Над газом совершают положительную работу, при этом газ отдаёт тепло.
2) Газ отдаёт количество теплоты, при этом его внутренняя энергия уменьшается.
3) Газ получает количество теплоты и совершает положительную работу.
4) Газ получает количество теплоты, при этом его внутренняя энергия увеличивается.
А Б
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Установление соответствия
Ответ:
24
А) Температура падает, давление падает, количество вещества постоянное.
Б) При увеличении объема температура постоянная, значит к газу подводят тепло.
Номер: EC8522
Установите соответствие и впишите ответ.
В цилиндре под поршнем первоначально находилось твёрдое вещество. Цилиндр сначала нагревали в печи, а затем он охлаждался. На рисунке показан график изменения температуры t вещества
с течением времени τ.
Установите соответствие между участками графика и процессами, отображаемыми этими участками.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
УЧАСТКИ ГРАФИКА
А) EF
Б) GH
ПРОЦЕССЫ
1) конденсация
2) нагревание пара
3) нагревание жидкости
4) охлаждение твёрдого вещества
А Б
КЭС: 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Установление соответствия
Ответ:
21
А) график после 2 "полки", значит речь идет о паре
Б) первая "полка" графика при охлаждении, значит это конденсация
Номер: ABA0D2
Установите соответствие и впишите ответ.
На рисунке изображена диаграмма четырёх последовательных изменений состояния 2 моль идеального газа. В каком процессе работа газа положительна и максимальна по величине, а в каком – работа внешних сил положительна и максимальна по величине?
Установите соответствие между характеристиками процессов и номерами процессов на диаграмме.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССОВ
А) работа газа положительна и максимальна
Б) работа внешних сил положительна и максимальна
НОМЕРА ПРОЦЕССОВ
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
А Б
КЭС: 2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
Тип ответа: Установление соответствия
Ответ:
13
А) на 1 участке газ расширяется, что говорит о положительной работе газа, но у него еще и давление растет указывает на увеличение энергии газа в отличии от участка 2 графика.
Б) 3 участок, - газ сокращается, что говорит о работе сил над ним. давление падает, значит идет отбор тепла еще кроме того.
Номер: 246E59
Установите соответствие и впишите ответ.
В цилиндре под поршнем находилось твёрдое вещество массой m. Цилиндр поместили в печь. На рисунке схематично показан график изменения температуры t вещества по мере поглощения им количества теплоты Q. Формулы А и Б позволяют рассчитать значения физических величин, характеризующих происходящие с веществом тепловые процессы.
Установите соответствие между формулами и физическими величинами, значение которых можно рассчитать по этим формулам.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФОРМУЛЫ
А) `(ΔQ_1)/(mΔt_1)`
Б) `(ΔQ_4)/m`
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
1) удельная теплота плавления
2) удельная теплота парообразования
3) удельная теплоёмкость твёрдого вещества
4) удельная теплоёмкость жидкости
А Б
КЭС: 2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Установление соответствия
Ответ:
32
А) Q1 соответствует нагреву твердого тела
Б) Q4 соответствует 2 "полке", значит это парообразование.
Номер: A6295F
Установите соответствие и впишите ответ.
Температура нагревателя идеального теплового двигателя, работающего по циклу Карно, равна T1, а коэффициент полезного действия этого двигателя равен η
. За цикл рабочее тело двигателя получает от нагревателя количество теплоты Q1.
Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
А) количество теплоты, отдаваемое рабочим телом двигателя за цикл
Б) температура холодильника
ФОРМУЛЫ
1) `T_1/(1−η)`
2) `T_1(1−η)`
3) `Q_1(1−η)`
4) `Q_1η`
А Б
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Установление соответствия
Ответ:
32
А) Если взять за 1 коэффициент всей энергии, то есть условно КПД приравнять к 100%, то вся энергия будет Q1 = Q1η. То есть вполне можно сделать вывод, что коэффициент (1-η) это остаток от энергии, когда КПД не 100 процентов. То есть это то, что является расходом из цикла, не тратится на работу. Тогда `Q_1(1−η)` это и есть тепло отдаваемое телом
Б) КПД через температуру можно выразить так, где `Т_2` температура холодильника
`η = (T_1-T_2)/T_1`
`η = T_1/T_1-T_2/T_1`
`T_2/T_1 = 1-η`
`T_2 = T_1(1-η)`
Номер: D67CAF
Установите соответствие и впишите ответ.
На рисунках А и Б приведены графики двух процессов: 1–2 (гипербола) и 3–4, в каждом из которых участвует 1 моль разреженного гелия. Графики построены в координатах p–V и V–T, где p – давление, V – объём и T – абсолютная температура газа.
Установите соответствие между графиками и утверждениями, характеризующими изображённые на графиках процессы.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ГРАФИКИ
А)
Б)
УТВЕРЖДЕНИЯ
1) Над газом совершают положительную работу, при этом его внутренняя энергия увеличивается.
2) Над газом совершают положительную работу, при этом газ отдаёт положительное количество теплоты.
3) Газ получает положительное количество теплоты и совершает положительную работу.
4) Газ получает положительное количество теплоты, при этом его внутренняя энергия увеличивается.
А Б
КЭС: 2.1.12 Изопроцессы в разреженном газе с постоянным числом молекул N (с постоянным количеством вещества ν)
2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Установление соответствия
Ответ:
32
A) Идет расширение газа, значит работа его положительная.
Б) Газ сокращается значит его работа отрицательная, значит над ним совершают работу. Давление падает, значит и температура падает, он отдает тепло при совершении работы над ним.
Номер: 5EA4AD
Установите соответствие и впишите ответ.
Установите соответствие между процессами, в которых участвует 1 моль одноатомного идеального газа, и физическими величинами (ΔU – изменение внутренней энергии; А – работа газа), которые их характеризуют.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ПРОЦЕССЫ
А) изотермическое сжатие
Б) изохорное нагревание
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
1) ΔU > 0; A > 0
2) ΔU = 0; A < 0
3) ΔU < 0; A = 0
4) ΔU > 0; A = 0
А Б
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Установление соответствия
Ответ:
24
А) Происходит уменьшение объема, при этом температуру сохраняют. Значит кинетическая энергия молекул остается той же, энергия не меняется. Работа газа при сжатии отрицательная.
Б) Нагрев молекул повышает энергию, а вот работы газа нет, так как нет изменения объема.
Номер: 5A12CB
Установите соответствие и впишите ответ.
В цилиндре под поршнем первоначально находилось твёрдое вещество. Цилиндр сначала нагревали в печи, а затем он охлаждался. На рисунке показан график изменения температуры t вещества
с течением времени τ.
Установите соответствие между участками графика и процессами, отображаемыми этими участками.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
УЧАСТКИ ГРАФИКА
А) FG
Б) HK
ПРОЦЕССЫ
1) кипение
2) нагревание твёрдого вещества
3) охлаждение жидкости
4) охлаждение пара
А Б
КЭС: 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Установление соответствия
Ответ:
43
А) После второй "полки" графика вещество находится в состоянии пара.
Б) После "полки" превращения в жидкость далее идет "полка" отвердевания.
Номер: 51D5C1
Установите соответствие и впишите ответ.
В цилиндре под поршнем находилось твёрдое вещество. Цилиндр поместили в печь. Сначала цилиндр нагревали,
а в некоторый момент начали охлаждать. На рисунке схематично показан график изменения температуры t вещества с течением времени τ.
Установите соответствие между участками графика и процессами, отображаемыми этими участками.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
УЧАСТКИ ГРАФИКА
А) GH
Б) KL
ПРОЦЕССЫ
1) нагревание пара
2) конденсация
3) кристаллизация
4) кипение
А Б
КЭС: 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Установление соответствия
Ответ:
23
На первой "полке" графика после пара это конденсация, на второй соответственно кристаллизация.
Номер: C371C5
Установите соответствие и впишите ответ.
В цилиндре под поршнем находилось твёрдое вещество массой m. Цилиндр поместили в печь. На рисунке показан график изменения температуры t вещества по мере поглощения им количества теплоты Q. Формулы А и Б позволяют рассчитать значения физических величин, характеризующих происходящие с веществом тепловые процессы.
Установите соответствие между формулами и физическими величинами, значение которых можно рассчитать по этим формулам.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФОРМУЛЫ
А) `(ΔQ_5)/(mΔt_3)`
Б) `(ΔQ4)/m`
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
1) удельная теплота плавления
2) удельная теплота парообразования
3) удельная теплоёмкость пара
4) удельная теплоёмкость жидкости
А Б
КЭС: 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Установление соответствия
Ответ:
32
Q5 это график после полки парообразования, значит нагрев пара. Q4 вторая полка, значит парообразование.
Номер: CADC9A
Установите соответствие и впишите ответ.
Температура холодильника идеального теплового двигателя, работающего по циклу Карно, равна T2, а коэффициент полезного действия этого двигателя равен η.
За цикл двигатель отдаёт холодильнику количество теплоты Q2. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
А) температура нагревателя
Б) работа, совершаемая двигателем за цикл
ФОРМУЛЫ
1) `Q_2/(1−η)`
2) `T_2(1−η)`
3) `(Q_2η)/(1−η)`
4) `T_2/(1−η)`
А Б
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Тип ответа: Установление соответствия
Ответ:
43
А) КПД через температуру можно выразить так, где `Т_1` температура нагревателя
`η = (T_1-T_2)/T_1`
`η = T_1/T_1-T_2/T_1`
`T_2/T_1 = 1-η`
`T_1 = T_2/(1-η)`
Номер: CC0498
Установите соответствие и впишите ответ.
В цилиндре под поршнем находится твёрдое вещество. Цилиндр поместили в горячую печь, а затем выставили на холод. На рисунке схематично показан график изменения температуры t вещества
с течением времени τ. Установите соответствие между участками графика и процессами, отображаемыми этими участками.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
УЧАСТКИ ГРАФИКА
А) FG
Б) KL
ПРОЦЕССЫ
1) плавление
2) конденсация
3) кристаллизация
4) охлаждение пара
А Б
КЭС: 2.2 Термодинамика
Тип ответа: Установление соответствия
Ответ:
43
А) FG до "полки" конденсации, значит это пар
Б) KL вторая полка после снижения температуры, значит кристаллизация
Номер: AB4AE3
Установите соответствие и впишите ответ.
На графиках А и Б приведены диаграммы p–T и p–V для процессов 1–2 и 3–4 (гипербола), проводимых с 1 моль гелия. На диаграммах p – давление, V – объём и T – абсолютная температура газа. Установите соответствие между графиками и утверждениями, характеризующими изображённые на графиках процессы. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ГРАФИКИ
А)
Б)
УТВЕРЖДЕНИЯ
1) Над газом совершают работу, при этом газ отдаёт положительное количество теплоты.
2) Над газом совершают работу, при этом его внутренняя энергия увеличивается.
3) Газ получает положительное количество теплоты, при этом его внутренняя энергия увеличивается.
4) Газ получает положительное количество теплоты, при этом его внутренняя энергия не изменяется.
А Б
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Тип ответа: Установление соответствия
Ответ:
34
А) Температура растет, значит растет и энергия
Б) Увеличение объема связано с падением давления, значит Т не меняется, в итоге энергия остается прежней.
Номер: E45262
Установите соответствие и впишите ответ.
В цилиндре под поршнем находится твёрдое вещество массой m. Цилиндр поместили в печь. На рисунке схематично показан график изменения температуры t вещества по мере поглощения им количества теплоты Q. Формулы А и Б позволяют рассчитать значения физических величин, характеризующих происходящие
с веществом тепловые процессы.
Установите соответствие между формулами и физическими величинами, значение которых можно рассчитать по этим формулам.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФОРМУЛЫ
А) `(ΔQ_2)/m`
Б) `(ΔQ_5)/(mΔt_3)`
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
1) удельная теплота плавления
2) удельная теплота парообразования
3) удельная теплоёмкость пара
4) удельная теплоёмкость жидкости
А Б
КЭС: 2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Установление соответствия
Ответ:
13
в ФИПИ нет рисунка 28.10.2024
А) Собственно так понятно, что для А, где нет зависимости от температуры это либо плавление, либо парообразование, но так как это Q2, то есть следующая теплота за Q1, то это плавление.
Б) Q3 - должен быть нагрев жидкости Q4 - парообразование, значит Q5 - уд. теплоемкость пара.
Номер: 8E7C61
Установите соответствие и впишите ответ.
В цилиндре под поршнем находится твёрдое вещество массой m. Цилиндр поместили в печь. На рисунке схематично показан график изменения температуры t вещества по мере поглощения им количества теплоты Q. Формулы А и Б позволяют рассчитать значения физических величин, характеризующих происходящие
с веществом тепловые процессы.
Установите соответствие между формулами и физическими величинами, значение которых можно рассчитать по этим формулам. К каждой позиции из первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФОРМУЛЫ
А) `(ΔQ_3)/(mΔt_2)`
Б) `(ΔQ_2)/m`
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
1) удельная теплота плавления
2) удельная теплота парообразования
3) удельная теплоёмкость твёрдого вещества
4) удельная теплоёмкость жидкости
А Б
КЭС: 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Установление соответствия
Ответ:
41
А) Q3 нагрев жидкости после плавления
Б) Q2 полка плавления
Номер: 480A88
Установите соответствие и впишите ответ.
В цилиндре под поршнем первоначально находилось твёрдое вещество. Цилиндр сначала нагревали в печи, а затем охлаждали. На рисунке показан график изменения температуры t вещества с течением времени τ.
Установите соответствие между участками графика и процессами, отображаемыми этими участками.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
УЧАСТКИ ГРАФИКА
А) DE
Б) FG
ПРОИСХОДЯЩИЕ ПРОЦЕССЫ
1) кипение
2) охлаждение пара
3) нагревание жидкости
4) плавление
А Б
КЭС: 2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Установление соответствия
Ответ:
12
Вторая полка графика это кипение, выкипание жидкости. FG соответственно остывание пара.
Номер: C4EA84
Установите соответствие и впишите ответ.
В цилиндре под поршнем находилось твёрдое вещество массой m. Цилиндр поместили в печь. На рисунке схематично показан график изменения температуры t вещества по мере поглощения им количества теплоты Q. Формулы А и Б позволяют рассчитать значения физических величин, характеризующих происходящие
с веществом тепловые процессы.
Установите соответствие между формулами и физическими величинами, значение которых можно рассчитать по этим формулам.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФОРМУЛЫ
А) `(ΔQ_3)/(mΔt_2)`
Б) `(ΔQ_4)/m`
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
1) удельная теплота плавления
2) удельная теплота парообразования
3) удельная теплоёмкость твёрдого вещества
4) удельная теплоёмкость жидкости
А Б
КЭС: 2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
Тип ответа: Установление соответствия
Ответ:
42
Q3 - тепло идет на нагрев жидкости
Q4 - тепло идет на парообразование
Номер: 9DE484
Развернутый ответ (40)
Дайте развернутый ответ.
В стакан налили 30 г заварки температурой 20 оС и добавили 170 г горячей воды температурой 80 оС. Чему равна температура получившегося чая? Теплоёмкостью стакана и потерями тепла в окружающую среду пренебречь. Удельную теплоёмкость заварки считать равной удельной теплоёмкости воды.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Тип ответа: Развернутый ответ
Ответ:
71 оС
Вариант 1
Дано:
`m_з = 30 г`
`m_в = 170 г`
`t_з = 20` оС
`t_в = 80` оС
`c = 4.2*10^3` Дж/кг К
Решение:
Получилось что заварка забирала тепло, а вода отдавала.
При этом отданное тепло воды можно выразить так:
`Q_в = c*m_в*(t_в-x)`
А тепло принято заваркой:
`Q_з = c*m_з*(x-t_з)`
где x - конечная температура
Зная что одно тепло перешло в другое без потерь получаем.
`c*m_з*(x-t_з) = c*m_в*(t_в-x)`
`m_з*(x-t_з) = m_в*(t_в-x)`
`0,03*(x-20) = 0,17*(80-x)`
`0,03*x-0,6 = 13,6-0,17x`
`0,2x = 13,6+0,6`
`0,2x = 14,2`
x = 71 оС
Это и есть температура получившегося чая.
Вариант 2
Можно разбить заварку на 3 части по 10 г, а воду на 17 частей, по 10 г и найти среднее значение температуры для этих частей.
То есть взять 20 градусов и 80 градусов столько частей, сколько мы приняли, буде так:
`(20*3)+(17*80)/(17+3)=1420/20=71` оС
* - этот вариант для самопроверки, так как при сдаче экзамена такое решение не засчитают.
Номер: F85410
Дайте развернутый ответ.
В кастрюле находится 0,5 кг воды при температуре 10 оС. Сколько потребуется времени, чтобы при помощи кипятильника с постоянной потребляемой мощностью 400 Вт превратить в пар 15 % воды из кастрюли? Потерями тепла и теплоёмкостью кастрюли пренебречь.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Тип ответа: Развернутый ответ
Ответ:
904 секунды
Поскольку теплоёмкостью кастрюли и потерями тепла можно пренебречь, в соответствии с уравнением теплового баланса количество теплоты
Q = Q1+ Q2 , переданное кипятильником, расходуется на нагревание воды и её частичное парообразование.
Q1 = cm(tk − t) количество теплоты, необходимое для нагревания воды до кипения, где
c – удельная теплоёмкость воды,
m , t и tk – её масса, начальная температура и температура кипения соответственно.
Q2 = n⋅m ⋅r
количество теплоты, необходимое для частичного парообразования воды, где r – удельная теплота парообразования воды,
n – часть выкипевшей воды.
Для мощности можно записать:
`N = A/T= Q/T`.
В итоге получим:
`T = (m(c(t_k −t)+nr))/N= (0,5⋅(4200⋅(100−10)+0,15⋅2,3⋅10^6))/400 ≈ 904 с`
Ответ: 904 секунды
Номер: 06521E
Дайте развернутый ответ.
Один моль гелия участвует в циклическом процессе 1–2–3–4–1, график которого изображён на рисунке в координатах V–T, где V – объём газа, Т – абсолютная температура. Опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики, сравните модуль работы газа в процессе 2–3 и модуль работы внешних сил в процессе 4–1. Постройте график цикла в координатах p–V, где р – давление газа, V – объём газа.
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
2.2.2 Внутренняя энергия
2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
2.2.7 Первый закон термодинамики
2.2.8 Второй закон термодинамики тока. Необратимые процессы
2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно
2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
Для начала построим график циклического процесса в координатах p− V . Для этого проанализируем процессы. Процесс 1-2 объём постоянен, по закону Шарля:
`p_1/T_1 = p_2/T_2⇒ p_2 =p_1 T_2/T1`,
пусть p1 = p0 . По графику
T1 =T0 ,
T2 = 4T0 ,
тогда
`p_2 = p_0 (4T_0)/T_0= 4p_0`
В координатах p− V вертикальная линия.
Процесс 2-3 изотермический по закону Бойля-Мариотта:
`p_2V_2 = p_3V_3`.
Из графика: `V2 = V_0 , V_3 = 2V_0` , тогда
`p_3 = p_2 * V_2/V_3 = (4p_0)/2= 2p_0`.
В координатах p− V – гипербола.
Процесс 3-4 изохорный по закону Шарля:
`p-3/T_3 = p_4/T_4`.
По графику `T_3 =4T_0 , T_4 = 2T_0` , тогда
`p_4 = 2p_0 (2T_0)/(4T_0)= p_0`.
В координатах p− V вертикальная линия.
Процесс 4-1. Для его анализа воспользуемся уравнением Менделеева-Клапейрона:
pV = νRT,
где ν – количество вещества.
Так как количество газа постоянно, то
`(pV)/T = νR =const`.
В процессе 4-3 `V = αT` , где
α – некоторый коэффициент.
Подставим в предыдущее уравнение:
`(pαT)/T=pα = const`.
То есть давление в этом процессе постоянно.
Изобразим циклический процесс в координатах p − V :
Работу газа можно найти как площадь под графиком. Для процесса 2-3 справедливо неравенство:
`A_(23) > 2p_0(2V_0− V_0)= 2p_0V_0`
А для процесса 4-1
`|A_(41)|= p_0(2V_0 − V_0)= p_0V_0`
То есть
`A_(23) > |A_(41)|`
Номер: B4511B
Дайте развернутый ответ.
В стакан калориметра, содержащий 250 г воды, опустили кусок льда массой 140 г, имевшего температуру 0 °С. После того как наступило тепловое равновесие, весь лед растаял, и температура воды стала равной 0 °С. Определите начальную температуру воды. Теплоёмкостью калориметра и теплообменом с окружающей средой пренебречь.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Решение:
44 ∘C
1.Так как потери по условию отсутствуют, то всё количество теплоты, отданное водой при охлаждении от начальной температуры t1 до t2 = 0∘C , пошло на плавление льда, имеющего температуру плавления. Запишем уравнение теплового баланса:
`|Q_(отд)|= |Q_(пол)|⇒ cm_(вод)(t1− t2) = λ*m_(лёд)`.
откуда
`t_1 = (λ*m_(лёд))/(cm_(вод)) + t2`,
где `c и m_(вод)` – удельная теплоёмкость и масса воды соответственно,
`λ и m_(лёд)` – удельная теплота плавления и масса растаявшего льда.
2. Подставив числовые значения, получим искомую величину:
`t1 = (3,3*10^5*0.14)/(4200⋅0,25) + 0 = 44∘C
Ответ: 44∘C
Номер: C07219
Дайте развернутый ответ.
Кусок льда опустили в термос с водой. Начальная температура льда равна 0 °С, начальная температура воды равна 15 °С. Исходная масса воды 1100 г. Теплоёмкостью термоса можно пренебречь. При достижении теплового равновесия в воде остаётся плавать кусочек льда. Какая масса льда растаяла в процессе перехода к тепловому равновесию?
КЭС: 2.2 Термодинамика
Решение:
210 г
Дано (+ справочное):
t_(1лед) = 0 °С,
t_(1вод) = 15 °С,
`с_в = 4.2*10^3` Дж/кг*К удельная теплота воды
`L = 3.3*10^5` Дж/кг удельная теплота плавления льда
Решение:
Вода остывала, когда отдавала свое тепло льду. При этом отдача тепла продолжалась пока она не стала равна 0 градусов, то есть появился баланс с температурой льда, когда часть среды была водой, часть льдом.
Получается, что 1100 г отдали свое тепло, чтобы расплавить часть массы льда. Собственно зная удельную теплоемкость воды, можно узнать выделенное тепло. Это тепло равно как раз теплу которое ушло на плавление льда. И зная это тепло и удельную теплоту плавления льда можно будет рассчитать массу.
`с_в = 4.2*10^3` Дж/кг*К удельная теплота воды
`Q_в = с*m*Δt` - тепло которое ушло на плавление льда
`Q_в = 4.2*10^3*1.1*Δt=4.2*10^3*1,1*15= 69300` Дж
Именно столько тепла отдала вода массой 1,1 кг. Теперь о том, сколько льда можно расплавить этим теплом:
`Q_л = L*m`
`L = 3.3*10^5` Дж/кг удельная теплота плавления льда
`69300 = L*m = 3.3*10^5*m_л`
`69300 = 3.3*10^5*m_л`
`m_л = 69300/(3.3*10^5)=0,21` кг или 210 грамм
Ответ: 210 г
Номер: 438E2E
Дайте развернутый ответ.
Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, который изображён на рисунке в переменных p – U, где U – внутренняя энергия газа, p – его давление. Опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики, определите, получает газ теплоту или отдаёт в процессах 1–2 и 2–3.
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
2.2.2 Внутренняя энергия
2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
2.2.7 Первый закон термодинамики
2.2.8 Второй закон термодинамики тока. Необратимые процессы
2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно
2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
Составим зависимость p(n). Из основного уравнения МКТ.
p = nkT имеем p = (k*T)*n
На участке 1-2, n = const
Растет давление, при внутренней энергии без изменения ΔU = 0.
то есть из основного уравнения МКТ можно сделать вывод о росте температуры.
Однако из за сохранения внутренней энергии, получается что идет увеличение объема.
Получается что газ совершает работу, - газ получает некоторое количество теплоты.
На участке 2-3, n = const
Идет падение внутренней энергии, газ отдает тепло, давление при этом сохраняется. Это возможно при изменении объема.
Объем уменьшается.
Ответ: 1-2 получает тепло, 2-3 отдает
Номер: F2CED0
Дайте развернутый ответ.
В стакан калориметра, содержащего 450 г воды, опустили кусок льда при температуре 0 °С. Начальная температура калориметра с водой 45 °С. Когда наступило тепловое равновесие, температура калориметра с водой стала равной 5 °С. Определите массу куска льда. Теплоёмкостью калориметра и теплообменом с окружающей средой пренебречь.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Решение:
220 г
Дано (+ справочное):
`m_в = 450 г = 0,45 кг`
t_(1лед) = 0 °С,
t_(1вод) = 45 °С,
t_2=5 °С,
`с_в = 4.2*10^3` Дж/кг*К удельная теплота воды
`L = 3.3*10^5` Дж/кг удельная теплота плавления льда
Решение:
Вода остывала, когда отдавала свое тепло льду. При этом отдача тепла продолжалась пока она не стала равна 5 градусов, то есть появился баланс с температурой льда, когда весь лед растаял, а потом и нагрелся.
Получается, что 450 г отдали свое тепло, чтобы расплавить лед, а потом нагреть от него воду на 5 градусов. Собственно зная удельную теплоемкость воды, можно узнать выделенное тепло при изменении температуры. Это тепло равно как раз теплу которое ушло на плавление льда и нагрев воды от него. И зная это тепло и удельную теплоту плавления льда и удельную теплоты воды, можно будет рассчитать массу льда.
`с_в = 4.2*10^3` Дж/кг*К удельная теплота воды
`Q_в = с*m*Δt` - тепло которое взято от воды
`Q_в = 4.2*10^3*0.45*(45-5)=4.2*10^3*0,45*40= 75600` Дж
Именно столько тепла отдала вода массой 0,45 кг. Теперь о том, сколько льда можно расплавить этим теплом и нагреть до 5 градусов:
`Q_л = L*m+с*m_л*Δt`
`L = 3.3*10^5` Дж/кг удельная теплота плавления льда
Δt = 50-0=5° С
`75600 = 3.3*10^5*m_л+4.2*10^3*m_л*5`
`75600 = 330000*m_л+21000*m_л`
`m_л = 75600/351000≈0,22 кг` 220 грамм
Ответ: 220 г
Номер: 5D4F68
Дайте развернутый ответ.
1 моль разреженного гелия участвует в циклическом процессе 1–2–3–4–1, график которого изображён на рисунке в координатах V–T, где V – объём газа, Т – абсолютная температура. Постройте график цикла в координатах p–V, где р – давление газа, V – объём газа. Опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики, объясните построение графика. Определите, во сколько раз работа газа в процессе 2–3 больше модуля работы внешних сил в процессе 4–1.
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
2.2.2 Внутренняя энергия
2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
2.2.7 Первый закон термодинамики
2.2.8 Второй закон термодинамики тока. Необратимые процессы
2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно
2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
2
Дано:
v = 1 моль
i = 3
`T_2=3T_0`
`T_3=6T_0`
`T_4=2T_0`
`V_2=V_0`
Решение:
На участке 1-2 процесс изохорный:
`V_1=V_2=V_0`
`p_2/p_1 = T_2/T_1=(3T_0)/T_0=3`, откуда
`p_2=3*p_1=3p_0`
На участке 2-3 процесс изобарный, то есть `p_3=p_2=3p_0`
По закону Гей Люссака:
`V_3/V_2=T_3/T_2=(6T_0)/(3T_0)=2` откуда `V_3=V_4=2V_0`
На участке 3-4 процесс изохорный: `V_3=V_4=2V_0`, по закону Шарля:
`p_4/p_3 = T_4/T_3=(2T_0)/(6T_0)=1/3`, откуда
`p_4=1/3*p_3=1/3*3p_0=p_0`
На участке 4-1 процесс изобарный, то есть: `p_1=p_4=p_0` По закону Гей Люссака:
`V_1/V_4=T_1/T_4=T_0/(2T_0)=1/2` откуда `V_1=1/2*V_4=V_0`
Построим график цикла в координатах p-V в соотвествии с полученными значениями давления и объема
Работа газа в процессе 2-3 численно равна площади фигуры, ограниченной графиком 2-3:
`A_(23)=(3*p_0-p_0)*2*V_0=4*p_0*V_0`
Работа газа в процессе 4-1 численно равна площади фигуры, ограниченной графиком 4-1:
`A_(41)=(3*p_0-p_0)*V_0=2*p_0*V_0`
Тогда работа газа в процессе 2-3 больше модуля работы внешних сил в процессе 4-1:
`A_(23)/A_(41)=(4*p_0*V_0)/(2*p_0*V_0)=4/2=2`
Ответ: в 2 раза
Номер: 61D26E
Дайте развернутый ответ.
В калориметре находятся в тепловом равновесии вода и лёд. После опускания в калориметр болта, имеющего массу 165 г и температуру –40 °С, 20% воды превратилось в лёд. Удельная теплоёмкость материала болта равна 500 Дж/(кг ⋅К). Какая масса воды первоначально находилась в калориметре? Теплоёмкостью калориметра пренебречь.
КЭС: 2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
0.05 кг
Так как вода и лед находятся в тепловом равновесии, то и до опускания болта, и после его нагревания температура в сосуде `t_0 = 0` °С. Согласно уравнению теплового баланса количество теплоты, выделившееся при замерзании воды, было затрачено на нагревание болта:
`0.2m*L=cm_1(t_0-t)`
где
m — масса воды в сосуде,
`m_1` — масса болта,
с — удельная теплоемкость болта,
L — удельная теплота плавления льда,
t — начальная температура болта.
Получим:
`m=cm_1(t_0-t)/(0.2L)=(500*0.165*40)/(0.2*3.3*10^5)=0.05` кг
Ответ: m = 0,05 кг
Номер: EFA43A
Дайте развернутый ответ.
На рисунке изображён циклический процесс, проведённый с идеальным газом. При расширении на участке 1–2 газ совершает работу 1,2 кДж. За цикл газ получает от нагревателя количество теплоты, равное 3,3 кДж. Масса газа постоянна. Определите КПД цикла.
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
2.2.2 Внутренняя энергия
2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
2.2.7 Первый закон термодинамики
2.2.8 Второй закон термодинамики тока. Необратимые процессы
2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно
2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
24%
КПД цикла:
`η = Q/A`,
где A – работа газа за цикл,
Q – количество теплоты, полученное от нагревателя.
Работа газа в изобарном процессе:
A = pΔV,
где p – давление газа,
ΔV – изменение объёма.
Работа газа в процессе 1-2
`A_(12) = 3p_0(5V_0− V_0)= 12p_0V_0 = 1,2` кДж
Работа над газом в процессе 3-4:
`A_(34) = p_0(5V_0− V_0)= 4p_0V_0 =0,4` кДж
Тогда работа газа за цикл:
`A = A_(12)− A_(34) = 1,2 кДж− 0,4 кДж =0,8` кДж
Тогда КПД цикла:
`η = (0,8 кДж)/(3,3 кДж) ≈ 0,24 = 24`%
Ответ:24%
Номер: 8A5182
Дайте развернутый ответ.
Лазер излучает световые импульсы с энергией 0,1 Дж и частотой
повторения 10 Гц. КПД лазера, определяемый отношением излучаемой энергии к потребляемой, составляет 1%. Какую массу воды необходимо прокачать за 1 ч через охлаждающую систему лазера, чтобы вода нагрелась на 10 оС?
КЭС: 2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
Решение:
9 л
Решение: на нагрев воды тратится энергия, которую лазер выделяет при работе в виде тепловой. Она равна разности между потребляемой и излучаемой энергиями. Энергию излучения определим из следующих соображений: лазер излучает ν импульсов в секунду, с энергией W каждый и работает τ секунд.
`W_i=W⋅ν⋅τ`.
Потребляемую энергию определим через КПД:
`η=W_i/W_n`,
`W_n=W_i/η`.
Тогда выделившаяся тепловая энергия при работе лазера (количество теплоты, уходящее на нагрев воды):
`Q=W_n−W_i=W_i/η−W_i=(1/η−1)⋅W⋅ν⋅τ`.
С другой стороны, количество теплоты определим зная удельную теплоёмкость воды c = 4,2∙10^3 Дж/(кг∙К), массу воды, которую определим через плотность воды ρ = 1000 кг/м3 и искомый объём V, и изменение температуры Δt:
`Q=c⋅m⋅Δt=c⋅ρ⋅V⋅Δt`.
Приравняв полученные выражения, найдём объём воды:
`V=(1/η−1)⋅(W⋅ν⋅τ)/(c⋅ρ⋅Δt)=(1/0.01−1)⋅(0.1⋅10⋅3600)/(4,2∙10^3⋅1000⋅10)≈ 8,5 л = 9 л`.
*3600 секунд в часе, именно столько раз он сработает за 1 час
Ответ: ≈ 8,5 л = 9 л.
Номер: F17C45
Дайте развернутый ответ.
Один моль одноатомного идеального газа совершает процесс 1–2–3, график которого показан на рисунке в координатах T-V. Известно, что в процессе 1–2 газ совершил работу 2,5 кДж, а в процессе 2–3 объём газа V увеличился в 3 раза. Какое количество теплоты было сообщено газу в процессе 1–2–3, если его температура T в состоянии 1 равна 300 К?
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
2.2.2 Внутренняя энергия
2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
2.2.7 Первый закон термодинамики
2.2.8 Второй закон термодинамики тока. Необратимые процессы
2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно
2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
6,7 кДж
Решение:
Для определения количества теплоты Q123 необходимо сложить количества теплоты, сообщённые газу на участках 1-2 и 2-3:
`Q_(123)=Q_(12)+Q_(23)`.
Исходя из приведённого графика, можно сделать вывод, что процесс 1-2 является изотермическим с температурой Т1 = Т2 = const. Согласно первому закону термодинамики, получаем:
`Q_(12)=ΔU+A_(12)`,
где `ΔU_(12)=3/2vR(T_2-T_1)=0`— изменение внутренней энергии одноатомного идеального газа. Таким образом,
`Q_(12)=A_(12)=2.5`кДж.
Из уравнения Клапейрона-Менделеева pV = vRT следует, во-первых, что процесс 2-3 является изобарным: р = const. Во-вторых, на изобаре 2-3
`V_2/T_2=V_3/T_3`, откуда `V_3/V_2=T_3/T_2=3`.
Следовательно,
`T_2=T_3 * V_2/V_3=T_3/3=300/3=100` К.
В-третьих,
`Q_(23)=ΔU_(23)+A_(23)=3/2vR(T_3-T_2)+p(V_3-V_2)=3/2vR(T_3-T_2)+vR(T_3-T_2)=5/2vR(T_3-T_2)=5/2*1*8.31(300-100)≈4,2` кДж
В результате
`Q_(123)=Q_(12)+Q_(23)=2.5+4.2=6,7` кДж.
Ответ: 6,7 кДж
Номер: CDD746
Дайте развернутый ответ.
Идеальный одноатомный газ в количестве 1 моль сначала изотермически сжали, а затем изохорно нагрели, повысив его давление в 3 раза (см. рисунок). Какое количество теплоты получил газ на участке 2-3, если температура газа в состоянии 1 T1=300 К?
КЭС: 2.2 Термодинамика
Тип ответа: Развернутый ответ
Решение:
7,5 кДж
Участок 3-2. При изохорном нагревании не было произведено работы газа, так как объем не менялся, значит `Q_(23)=ΔU_(23)` так как `A_(23)=0`
При этом по формуле внутренней энергии:
`ΔU = 3/2*ν*RΔT`
Получается внутренняя энергия исходя из формулы Клапейрона-Менделеева
`p = (vRT)/V`
`T = (pV)/(vR)`
повысилась благодаря температуре также в 3 раза, так как давление выросло именно на столько.
При этом из графика видно, что `T_2=T_1`
то есть
`Q_(23)=3/2vR(T_3-T_2)` но так как `T_2=T_1=300 К`, а разница температур пропорциональна росту давления, то получаем
`Q_(23)=3/2vR(3T_1-T_1)=3/2 * vR * 2T_1 = 3 * vR * T_1 = 3*1*8,31*300=7479` Дж
Ответ:7,5 кДж
Номер: 30CF4D
Дайте развернутый ответ.
В вертикальном цилиндре с гладкими стенками, открытом сверху, под поршнем находится одноатомный идеальный газ. В начальном состоянии поршень массой M и площадью основания S покоится на высоте h, опираясь на выступы (см. рис. 1). Давление газа p0 равно внешнему атмосферному. Какое количество теплоты Q нужно сообщить газу при медленном его нагревании, чтобы поршень оказался на высоте H (см. рис. 2)? Тепловыми потерями пренебречь.
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
2.2.2 Внутренняя энергия
2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
2.2.7 Первый закон термодинамики
2.2.8 Второй закон термодинамики тока. Необратимые процессы
2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно
2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
По 1 закону Ньютона равнодействующая сил, приложенных к поршню при его движении равна нулю. В проекции на ось у получаем:
`F_1-F_0-M*g=0`
или `p_1S-p_0S-Mg=0`
откуда
`p_1=p_0+(Mg)/S=0`
Их уравнения Менделеева Клайперона
`pV=v*R*T`
А энергия
`U = i/2*v*R*T=i/2*p*V`
В начальном и конечно состоянии
`U_0 = i/2*p_0*S*h`
`U_1 = i/2*p_1*S*h=i/2 (p_0+(Mg)/S)*S*h`
Процесс движения поршня идет при постоянном давлении газа p_1 поэтому из 1 закона термодинамики
`Q = ΔU+A=U_1-U_0+p_0*ΔV=U_1-U_0+p_0*S*(H-h)=3/2*(p_0*S+Mg)*h-3/2 p_0*S*h+p_0*S(H-h)=3/2*M*g*H+5/2(Mg+p_0S)(H-h)`
где `A = p_0ΔV`
Ответ:`3/2*M*g*H+5/2(Mg+p_0*S)(H-h)`
Номер: 9FA9FA
Дайте развернутый ответ.
1 моль одноатомного идеального газа совершает цикл 1–2–3–1, состоящий из изохоры (1–2), адиабаты (2–3) и изобары (3–1) (см. рисунок). Абсолютные температуры газа в состояниях 1, 2 и 3 равны 400 К, 600 К и 510 К соответственно. Определите коэффициент полезного действия цикла.
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
2.2.2 Внутренняя энергия
2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
2.2.7 Первый закон термодинамики
2.2.8 Второй закон термодинамики тока. Необратимые процессы
2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно
2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
8%
Решение.
КПД циклического процесса равно `η=A/Q_(пол)`
Найдем работу за цикл
`A=A_(12)+A_(23)+A_(34)`
Для изохорного процесса
`A_(12)=0`
При адиабатном процессе из первого закона термодинамики
`Q_(23)=A_(23)+ΔU_(23)`
следует, что `A_(12)=-ΔU_(23)`так как `Q_(23)=0`,а изменение внутренней энергии
`ΔU_(23)=3/2vRT(T_3-T_2)`
Для изобарного процесса
`A_(31)=pΔV`
Учитывая, что из уравнения Клапейрона — Менделеева то Таким образом, работа газа за цикл:
`A=vR(3/2(T_2-T_3)+(T_1-T_3))`
Из графика следует, что при изохорном процессе газ получал теплоту, при адиабатном процессе количество теплоты равно 0, при изобарном процессе газ теплоту отдавал. Значит, необходимо найти количество теплоты при изохорном процессе. Из первого закона термодинамики
`Q_(12)=A_(12)+ΔU_(12)`
но при этом `A_(12)=0` а `ΔU_(12) = 3/2vR(T_2-T_1)`
то от нагревателя получена теплота
`Q_(пол)=3/2 vR(T_2-T_1)`
Тогда КПД цикла:
`η=(3/2(T_2-T_3) +(T_1-T_3))/(3/2(T_2-T_1))=(1.5*(600-510)+(400-510))/(1.5(600-400))≈0.08` = 8%
Ответ: 8%
Номер: 1ABA07
Дайте развернутый ответ.
В тепловом двигателе 1 моль одноатомного разреженного газа совершает цикл 1–2–3–4–1, показанный на графике в координатах p–T, где p – давление газа, Т – абсолютная температура. Температуры в точках 2 и 4 равны и превышают температуру в точке 1 в 2 раза. Определите КПД цикла.
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
2.2.2 Внутренняя энергия
2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
2.2.7 Первый закон термодинамики
2.2.8 Второй закон термодинамики тока. Необратимые процессы
2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно
2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
15%
Решение.
1. Рассмотрим процессы, происходящие на каждом участке:
На участке 1−2 происходит изохорное нагревание (V1 = V2), при котором по графику температура увеличивается в 2 раза. Значит, исходя из закона
`p_2/p_1=T_2/T_1` давление увеличивается в 2 раза.
На участке 2−3 происходит изобарное нагревание, при котором по закону
`V_3/V_2=T_3/T_2`
или
`V_3/V_1=T_3/(2T_1)`
На участке 3−4 происходит изохорное охлаждение, при котором по закону
`p_4/p_3=T_4/T_3`
или
`p_4/(2p_1)=(2T_1)/T_3`
На участке 4−1 происходит изобарное охлаждение. Тогда в предыдущем уравнении
`p_1/(2p_1)=(2T_1)/T_3`
откуда `T_3 = 4T_1`.
2. Найдем работу газа за цикл. На участках 1−2 и 3−4 объемы не меняются, поэтому работа не совершается. Следовательно, работы за цикл равна:
`A = A_(23) + A_(41)`,
`A_(23) = vR(T_3-T_2)`
`R(4T_1-2T_1) = 2vRT_1`
`A_(41) = vR(T_1-T_4)=-vRT_1`
`A =vRT_1`
3. Газ получает теплоту на участках 1–2 и 2–3. Найдем количество теплоты на каждом участке, применив первый закон термодинамики:
`Q_(12)=ΔU_(12)=3/2vR(T_2-T_1)=1.5vRT_1`
`Q_(23)=ΔU_(23)+A_(23)=3/2vR(T_3-T_2)+vR(T_3-T_2)=5/2vR(4T_1-2T_1)-5vRT`
`Q_(пол)=Q_(12)+Q_(23)=6.5vRT_1`
4. Найдем КПД циклического процесса:
`η=A/Q_(пол)=(vRT_1)/(6.5vRT_1)=1/(6.5)≈15%`
Ответ: 15%
Номер: DA1E75
Дайте развернутый ответ.
В вертикальном цилиндре, закрытом лёгким поршнем, находится бензол (С6H6) при температуре кипения t=80 °C. При сообщении бензолу некоторого количества теплоты часть его превращается в пар, который при изобарном расширении совершает работу, поднимая поршень. Удельная теплота парообразования бензола L=396⋅103 Дж/кг, а его молярная масса M = 78⋅10−3 кг/моль. Какая часть подводимого к бензолу количества теплоты идёт на увеличение внутренней энергии системы? Объёмом жидкого бензола и трением между поршнем и цилиндром пренебречь.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Решение:
90,5%
Решение.
Состояние идеального газа описывается уравнение Менделеева — Клапейрона
`pV=(mRT)/M`
При кипении масса пара увеличивается, температура пара равна температуре кипения и остается постоянной пока весь бензол не выкипит, давление по условию также постоянно. Значит, выполняется соотношение
`pΔV=(RTΔm)/M`
При передаче газу теплоты Q испаряется `Δm = Q/L` бензола. Найдем работу, которую совершает пар:
`A = pΔV=(RTΔm)/M=(RTQ)/(ML)=(8.31*353)/(78*10^-3*396*10^3)*Q=0,095Q`
И по первому началу термодинамики:
`Q = ΔU+A`
откуда
`ΔU = Q -A = Q-0.095Q=0,905Q`
то есть увеличение внутренней энергии составляет 90,5% от подводимого количества теплоты.
Ответ: 90,5%
Номер: 96017E
Дайте развернутый ответ.
В тепловом двигателе 1 моль идеального одноатомного газа совершает цикл 1–2–3–4–1, показанный на графике в координатах p–T, где p – давление газа, Т – абсолютная температура. Температуры в точках 2 и 4 равны и превышают температуру в точке 1 в 3 раза. Определите КПД цикла.
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
2.2.2 Внутренняя энергия
2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
2.2.7 Первый закон термодинамики
2.2.8 Второй закон термодинамики тока. Необратимые процессы
2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно
2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
25 %
Решение.
1. Коэффициент полезного действия теплового двигателя определяется формулой
`η = A/Q`
, где
А — работа, совершённая газом за цикл,
Q1 — количество теплоты, полученное за цикл газом от нагревателя.
2. Анализируя график цикла, можно прийти к выводу, что цикл состоит из двух изохор, 1-2 и 3-4, и двух изобар, 2-3 и 4-1 (см. рисунок цикла в координатах p-V).
Согласно закону Шарля
`p_1/T_1=p_2/T_2`
; так как `T_4 = T_2 = 3T_1`, то `p_2=p_3=3p_1`.
3. Согласно закону Гей-Люссака
`V_1/T_1=V_4/T_4`
, так как `T_4=T_2=3T_1`, то `V_3 = V_4 = 3V_1=3V_2`.
Работа, совершённая газом за цикл, численно равна площади фигуры, ограниченной графиком цикла:
`A = (p_2-p_1)(V_4-V_2)=p_1V_1`.
Газ получает положительное количество теплоты на изохоре 1-2 и изобаре 2-3: таким образом,
`Q_1=Q_(12)+Q_(23)`.
4. Согласно первому закону термодинамики для изохорного процесса 1-2 (V = const: А = 0)
`Q_(12)=ΔU_(12)=3/2vR(T_2-T_1)=3/2vR*2T_1 = 3vR*T_1`. (так как `T_2 = 3T_1`)
Для изобарного процесса 2-3:
`Q_(23)=ΔU_(23)+A_(23)=3/2vR(T_3-T_2)+p_2(V_3-V_2)`.
С учётом уравнения Менделеева-Клапейрона, pV = vRT, получаем:
`Q_(12)=3p_1V_1`
и
`Q_(23)=3/2(vRT_3-vRT_2)+p_2(3V_1-V_1)=3/2(p_3V_3-p_2V_2)+4p_1V_1=3/2(3p_1*3V_1-3p_1V_1)+4p_1V_1=3/2(9p_1*V_1-3p_1V_1)+4p_1V_1=3/2(6p_1*V_1)+4p_1V_1=13p_1V_1`
Таким образом,
`Q = 13p_1V_1+3p_1V_1=16p_1V_1`
В итоге КПД
`η=(4p_1V_1)/(16p_1V_1)=4/16=0,25` = 25%
Ответ: 25%
Номер: E61774
Дайте развернутый ответ.
В теплоизолированный сосуд, в котором находится 1 кг льда при температуре –20 °С, налили 0,5 кг воды при температуре 5 °С. Определите массу воды в сосуде после установления теплового равновесия. Теплоёмкостью сосуда и потерями тепла пренебречь.
КЭС: 2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
1,4 кг
Дано:
`m_л=1 кг`
`m_в=0,5 кг`
`t_л=–20 °С`
`t_в=5 °С`
* справочные
`с_в = 4.2*10^3` Дж/кг*К удельная теплоемкость воды
`с_л = 2.1*10^3` Дж/кг*К удельная теплоемкость льда
`L = 3.3*10^5` Дж/кг удельная теплота плавления льда
Решение:
Вода вначале должна нагреть лед до 0 градусов, а потом растопить его часть. Причем у воды есть возможность отдавать тепло до тех пор, пока она сама не станет равна температуре льда.
В итоге за 5 градусов изменения воды она может выделить теплоты:
`Q_в = с_в*m_в*Δt = 4200*0.5*5=10500 Дж`
а далее пойдет кристаллизация воды
`Q_(в.кр) = L*m_в= 330000*0.5=165000 Дж`
В итоге вода может отдать `Q = 165000+10500=175500` Дж
Первый этап, это нагрев льда и потом его плавление:
`Q_(л. нагр)= с_л*m_л*Δt = 2100*1*20=42000 Дж`
То есть на плавление льда останется:
175500-42000=133500 Дж
`Q_(л.пл) = L*m_л`
`133500 = 3.3*10^5*m_л`
`m_л = 133500/330000≈0,4`
В итоге 1+0,4=1,4 кг воды стало
Ответ:1,4 кг
Номер: 65677A
Дайте развернутый ответ.
Со дна озера, имеющего глубину H=20 м, медленно поднимается пузырёк воздуха. У дна озера пузырёк имел объём V1=1 мм3. Определите объём пузырька V2 на расстоянии h = 1 м от поверхности воды. Давление воздуха на уровне поверхности воды равно нормальному атмосферному давлению. Силы поверхностного натяжения не учитывать, температуры воды и воздуха в пузырьке считать постоянными.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Решение:
2,7 мм3
Решение.
1. Давление p1 на глубине Н равно сумме атмосферного и гидростатического давлений:
`p_1=p_0+ρgh`
, где
ρ — плотность воды,
g — ускорение свободного падения,
p0 — нормальное атмосферное давление.
2. Аналогичное соотношение запишем для давления на глубине h:
`p_2=p_0+ρgh`.
3. Воздух, находящийся в пузырьке, считаем идеальным газом, температура которого не изменяется в процессе подъёма. В соответствии с законом Бойля-Мариотта для изотермического процесса
`p_1V_1=p_2V_2`.
Подставляя первое и второе соотношения в третье, получаем искомое выражение для объёма пузырька на расстоянии h от поверхности воды:
`V_2=(p_o+ρgH)/(p_o+ρgh)*V_1`
Подставляя численные значения физических величин, приведённые в условии задачи, а также табличные значения g и p0 получаем:
`V_2=(10^5+10^3*10*20)/(10^5+10^3*10*1)*10^-9≈2,7` мм3
Ответ: 2,7 мм3
Номер: 33447A
Дайте развернутый ответ.
Препарат активностью 2,4⋅1011 частиц в секунду помещён в медный контейнер. За 1,5 ч температура контейнера повысилась на 12 °С. Известно, что данный препарат испускает α-частицы энергией 5,3 МэВ, причём энергия всех α-частиц полностью переходит во внутреннюю энергию контейнера. Найдите массу контейнера. Теплоёмкостью препарата и теплообменом с окружающей средой пренебречь.
КЭС: 2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
Решение:
0,24кг
При испускании
α –частицы выделяется
W1 = 5,3 МэВ энергии, значит за 1,5 часа будет выделяться энергия
`W = NW_0t`, (1)
где
N – активность препарата,
t – время (60*90=5400c).
Найдем количество теплоты, которое получает контейнер.
Q = cmΔT,(2)
где
c – удельная теплоёмкость контейнера,
m – масса контейнера,
ΔT – изменение температуры (12 °С).
Так как потерями энергии пренебречь, то можем приравнять (1) и (2) `NW_0t = cmΔT` Отсюда масса контейнера:
`m = (NW_0t)/(cΔT) =(2,4⋅10^11*5,3*1,6*10^-13*5400)/(380*12)=(20,352*10^-8*5400)/(4560)=(0,011)/(4560)≈0,24кг`
Ответ:0,24кг
Номер: B4D4B9
Дайте развернутый ответ.
Одноатомный идеальный газ совершает циклический процесс, показанный на рисунке. Газ отдаёт за цикл холодильнику количество теплоты |Qx|=8 кДж. Какую работу совершают внешние силы при переходе газа из состояния 2 в состояние 3? Масса газа постоянна.
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
2.2.2 Внутренняя энергия
2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
2.2.7 Первый закон термодинамики
2.2.8 Второй закон термодинамики тока. Необратимые процессы
2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно
2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
...
Ответ:
Номер: F18215 сейчас нет в банке ФИПИ
Дайте развернутый ответ.
В цилиндр объёмом 0,5 м3 закачивается воздух со скоростью 0,002 кг/с. В верхнем торце цилиндра есть отверстие, закрытое предохранительным клапаном. Клапан удерживается в закрытом состоянии стержнем длиной 0,5 м, который может свободно поворачиваться вокруг оси в точке А (см. рисунок). К свободному концу стержня подвешен груз массой 2 кг. Определите момент времени, когда клапан откроется, если в начальный момент времени давление воздуха в цилиндре было равно атмосферному. Площадь закрытого клапаном отверстия 5 см2, расстояние АВ равно 0,1 м. Температура воздуха в цилиндре и снаружи не меняется и равна 300 К. Стержень и клапан считать невесомыми.
КЭС: 2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
...
Ответ:
Номер: 2D0E11
Дайте развернутый ответ.
В вертикальном цилиндре с гладкими стенками, открытом сверху, под поршнем массой M и конечной площадью основания находится одноатомный идеальный газ.
В первоначальном состоянии поршень покоится на высоте h, опираясь на выступы на внутренней стороне стенок цилиндра (см. рис. 1). Давление газа p0 равно внешнему атмосферному. Газу сообщили количество теплоты Q, и в результате медленного расширения газа нижняя сторона поршня оказалась на высоте H (см. рис. 2). Чему равна площадь основания поршня S? Тепловыми потерями пренебречь.
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Решение:
...
Ответ:
Номер: 5C871A
Дайте развернутый ответ.
В стакан с водой, нагретой до температуры t1=50 °C, положили металлический шарик, имеющий температуру t2=10 °C. После установления теплового равновесия температура воды стала t3=40 °C. Определите температуру воды t4 после того, как в стакан положили ещё один такой же шарик температурой t2 (первый шарик остался в стакане). Теплообменом с окружающей средой пренебречь.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Решение:
1 вариант
Первоначально из среды (вода) для нагрева первого шарика.
`Q_1=m_в*с_в*(t_1-t_3)`, а теплота полученная шариком
`Q_2=m_ш*с_ш*(t_3-t_2)`
При этом `Q_1=Q_2`
Второй раз из среды (вода) было поглощено энергии для нагрева второго шарика.
`Q_3=m_в*с_в*(t_3-t_4)`
Также поглощено энергии из уже имеющегося в жидкости шарика
`Q_4=m_ш*с_ш*(t_3-t_4)`
А вот второй шарик при этом получил
`Q_5=m_ш*с_ш*(t_4-t_2)`
При этом
`Q_3+Q_4=Q_5`
В итоге если приравнять энергии отданные и полученные, то будет система уравнений.
`{(m_в*с_в*(t_1-t_3)=m_ш*с_ш*(t_3-t_2)),(m_в*с_в*(t_3-t_4)+m_ш*с_ш*(t_3-t_4)=m_ш*с_ш*(t_4-t_2)):}`
`{(m_в*с_в*(t_1-t_3)=m_ш*с_ш*(t_3-t_2)),(m_в*с_в*(t_3-t_4)=m_ш*с_ш*(t_4-t_2-t_3+t_4)):}`
`{(m_в*с_в*(t_1-t_3)=m_ш*с_ш*(t_3-t_2)),(m_в*с_в*(t_3-t_4)=m_ш*с_ш*(2t_4-t_2-t_3)):}`
Делим одно уравнение на другое
`(t_1-t_3)/(t_3-t_4)=(t_3-t_2)/(2t_4-t_2-t_3)`
`(t_1-t_3)*(2t_4-t_2-t_3)=(t_3-t_2)*(t_3-t_4)`
`(50-40)*(2t_4-10-40)=(40-10)*(40-t_4)`
`10*(2t_4-50)=30*(40-t_4)`
`20t_4-500=1200-30t_4`
`50t_4=1700`
`t_4=34`
Ответ: 34°С
2 вариант (не подойдет для экзамена так как построен на логических размышлениях, а не на формулах, не зачтут, но хорош для проверки)
Итак, смотрите что у нас получается, Есть вода, которая изменилась по температуре с 50 до 40 градусов и есть шарик, который с 10 до 40 градусов изменили температуру.
Несложно прикинуть, что 50-40=10, а вот 40-10=30. То есть изменение относится как 10/30=1/3 Или можно сказать так, изменение воды на 1 градуса, дает изменение шарика на 3 градуса. Понято что вода изменяется остывая, шарик нагреваясь.
Так как это пропорция для 1 шарика, то если бы было два, то она (пропорция) само собой изменилась бы тоже в 2 раза, снизив влияние со на нагрев стороны шариков, а снижение происходит за счет условно меньшего влияния теплоемкости воды, на теплоемкость шариков. То есть температура шариков уже меняется не на 3 градуса, а на 3/2=1,5 градуса. Получаем.
`1/(1.5)=2/3` То есть это отношение теплоемкости всей жидкости и 2 шариков. Или опять же изменение воды на 2 градуса, даст изменение для шариков на 3 градуса, по температуре.
У нас на все изменение температуры заложен условный задел в 40 градусов, Ведь шарики 10 градусов, а вода 50. 50-10=40
В итоге каждые 2 градуса изменения воды и 3 градуса тела шариков можно считать как этап к приближению температурного баланса, обмен прекратиться когда температуры сравняются.
Имея в запасе 40 градусов на обмен и этап состоящий из 2+3=5 градусов, можно прикинуть, что 40/8=8 за 8 этапов у нас произойдет выравнивание температуры.
И здесь в принципе без разницы, можем считать эти 10 раз от температуры воды 8*2=16 градусов изменения воды
Или от 2 шариков 3*8=24 градуса, - произойдет изменение температуры
И в итоге 50-16= 34 градусов (для воды) или
10+24=34 градусов (для шарика)
Ответ: 34 °С
Номер: 655A2B
Дайте развернутый ответ.
В вакууме закреплён горизонтальный цилиндр (см. рисунок). В цилиндре находится гелий, запертый поршнем. Поршень массой 90 г удерживается упорами и может скользить влево вдоль стенок цилиндра без трения.
В поршень попадает пуля массой 10 г, летящая горизонтально со скоростью 400 м/с, и застревает в нём. Температура гелия в момент остановки поршня в крайнем левом положении возрастает на 64 К. Чему равно количество вещества гелия в цилиндре? Считать, что за время движения поршня газ не успевает обменяться теплом с цилиндром и поршнем.
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
2.2.2 Внутренняя энергия
2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
2.2.7 Первый закон термодинамики
2.2.8 Второй закон термодинамики тока. Необратимые процессы
2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно
2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
1. Так как у нас условно замкнутая система, ведь все происходит в вакууме, да к тому же газ не отдает тепло цилиндру, то газ не совершает никакой работы. Это значит что по закону термодинамики, где Q = ΔU+A(газа) мы получим выражение Q = ΔU.
Причем изменение внутренней энергии можно выразить как:
`ΔU=ν3/2RΔT` А вот изменение внутренней энергии было связано с работой, который совершил цилиндр и пуля, ведь именно это действие привело к изменению температуры.
То есть получается и вовсе так Q = ΔU = A(цилиндра+пули) .
2. Теперь надо выразить работу через массы (пули и цилиндра) и скорость. По факту работа равна кинетической энергии пули и цилиндра, ведь вся энергия пошла как раз на ее совершение, не было упущено ничего.
Получается:
`((m+M)*V_(порш)^2)/2=A`
Vпорш - скорость поршня после попадания пули;
m и М - соответственно массы пули и поршня
Однако нам известна лишь скорость пули начальная 400 м/с, а не скорость поршня. А вот скорость поршня можно будет найти из закона сохранения импульса.
`m*V_(пули)+M*V_(0 порш)=(m+M)*V_(порш)` собственно так как скорость поршня была равна 0, то получаем
`m*V_(пули)=(m+M)*V_(порш)`
Отсюда выразим Vпорш
`V_(порш) = (m*V_(пули))/(m+M)`
3. Собственно осталось приравнять уравнение изменения внутренней из 1 пункта к работе из 2.
`((m+M)*V_(порш)^2)/2=ν3/2RΔT`
`((m+M)*((m*V_(пули))/(m+M))^2)/2=ν3/2RΔT`
`((m+M)*((m*V_(пули))/(m+M) * (m*V_(пули))/(m+M)))/2=ν3/2RΔT`
`(m^2*V_(пули)^2)/(2(m+M))=ν3/2RΔT`
Подставляем значения и выражаем ν:
`(0.01^2*400^2)/(2(0.01+0.09))=ν*3/2*8,31*64`
`(0.01^2*400^2)/(3*0.1*8,31*64)=ν`
`ν = (0,0001*160000)/(1.59)=16/(1.59)≈0.1` моль
Ответ: 0.1 моль
Номер: 34B425
Дайте развернутый ответ.
В цикле, показанном на pV-диаграмме, v=4 моль разреженного гелия получает от нагревателя количество теплоты Qнагр=120 кДж. Найдите температуру T2 гелия в состоянии 2.
КЭС: 2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
Решение:
...
Ответ:
Номер: 4E7BA7
Дайте развернутый ответ.
Сосуд объёмом V=10 л содержит ν=0,5 моль гелия при t=17 °C. Если давление внутри сосуда превысит атмосферное в 9 раз, то сосуд лопнет. Найдите максимальное количество теплоты Q, которое можно сообщить гелию, чтобы сосуд не лопнул. Атмосферное давление pa=105 Па.
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
2.2.2 Внутренняя энергия
2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
2.2.7 Первый закон термодинамики
2.2.8 Второй закон термодинамики тока. Необратимые процессы
2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно
2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
...
Ответ:
Номер: 4DE1A3
Дайте развернутый ответ.
В вакууме закреплён горизонтальный цилиндр.
В цилиндре находится 1 л гелия, запертого поршнем при давлении 100 кПа и температуре 300 К. Поршень массой 90 г удерживается упорами и может скользить влево вдоль стенок цилиндра без трения. В поршень попадает пуля массой 10 г, летящая горизонтально со скоростью 300 м/с, и застревает в нём. Какова будет температура гелия в момент остановки поршня в крайнем левом положении? Считать, что за время движения поршня газ не успевает обменяться теплотой с цилиндром и поршнем.
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
2.2.2 Внутренняя энергия
2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
2.2.7 Первый закон термодинамики
2.2.8 Второй закон термодинамики тока. Необратимые процессы
2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно
2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
1. Так как у нас условно замкнутая система, ведь все происходит в вакууме, да к тому же газ не отдает тепло цилиндру, то газ не совершает никакой работы. Это значит что по закону термодинамики, где Q = ΔU+A(газа) мы получим выражение Q = ΔU.
Причем изменение внутренней энергии можно выразить как:
`ΔU=ν3/2RΔT` А вот изменение внутренней энергии было связано с работой, который совершил цилиндр и пуля, ведь именно это действие привело к изменению температуры.
То есть получается и вовсе так Q = ΔU = A(цилиндра+пули) .
2. Теперь надо выразить работу через массы (пули и цилиндра) и скорость. По факту работа равна кинетической энергии пули и цилиндра, ведь вся энергия пошла как раз на ее совершение, не было упущено ничего.
Получается:
`((m+M)*V_(порш)^2)/2=ΔU`
Vпорш - скорость поршня после попадания пули;
m и М - соответственно массы пули и поршня
Однако нам известна лишь скорость пули начальная 300 м/с, а не скорость поршня. А вот скорость поршня можно будет найти из закона сохранения импульса.
`m*V_(пули)+M*V_(0 порш)=(m+M)*V_(порш)` собственно так как скорость поршня была равна 0, то получаем
`m*V_(пули)=(m+M)*V_(порш)`
Отсюда выразим Vпорш
`V_(порш) = (m*V_(пули))/(m+M)`
Получается кинетическую энергию можно выразить как:
`(m+M)*((m*V_(пули))/(m+M)*(m*V_(пули))/(m+M))/2=ΔU`
`(m^2*V_(пули)^2)/(2(m+M))=ΔU`
3. Собственно из уравнения Меделеева-Клапейрона получаем:
`pV=νRT_(нач)`
`ν =(pV)/(RT_(нач))`
Тогда
`(m^2*V_(пули)^2)/(2(m+M))=ν3/2R(T_(кон)-T_(нач))`
`(m^2*V_(пули)^2)/(2(m+M))=(pV)/(RT_(нач))*3/2R(T_(кон)-T_(нач))`
`(m^2*V_(пули)^2)/(m+M)=(3pV)/(T_(нач))(T_(кон)-T_(нач))`
`(m^2*V_(пули)^2)/(m+M)=(3pV*T_(кон))/(T_(нач))-3pV`
разделим обе части на 3pV
`(m^2*V_(пули)^2)/(3pV(m+M))=(T_(кон))/(T_(нач))-1`
`1+(m^2*V_(пули)^2)/(3pV(m+M))=(T_(кон))/(T_(нач))`
`T_(кон) =T_(нач)(1+(m^2*V_(пули)^2)/(3pV(m+M)))`
`T_(кон) =300(1+((0.01)^2*300^2)/(3*10^5*10^(-3)(0.01+0.09)))=390`К
Ответ:390 К
Номер: F555AF
Дайте развернутый ответ.
В вертикальном цилиндре, закрытом лёгким поршнем, находится ацетон (С3Н6О) при температуре кипения t=56 ∘C. В результате сообщения ацетону некоторого количества теплоты часть его превращается в пар, который при изобарном расширении совершает работу, поднимая поршень. Удельная теплота парообразования ацетона L=524⋅103 Дж/кг, а его молярная масса M=58⋅10−3 кг/моль. Какая часть подводимого к ацетону количества теплоты превращается в работу? Объёмом жидкого ацетона и трением между поршнем и цилиндром пренебречь.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Решение:
1. В соответствии с первым началом термодинамики подводимое количество теплоты равно сумме изменения внутренней энергии системы и совершённой механической работы: Q = ΔU + А. При кипении ацетона происходит его изобарное расширение.
Работа пара А = pΔV,
где
р — атмосферное давление,
ΔV — изменение объёма.
2. Считая пар идеальными газом, воспользуемся уравнением Менделеева-Клапейрона для определения изменения объёма за счёт испарившегося ацетона массой Δm:
`pΔV=(Δm)/M*RT`
, где `М = 58*10^(-3)` кг/моль — молярная ацетона бензола,
Т = 56 + 273 = 329 К — температура кипения ацетона. Отсюда
`A=(Δm*RT)/M`
3. Количество теплоты Q, необходимое для испарения массы Δm бензола, пропорционально удельной теплоте парообразования Q = ΔmL.
4. Искомая величина определяется отношением
`η=A/Q=(RT)/(ML)=(8.31*329)/(58*10^(-3)*524*10^3)≈0.09`
Ответ: 0.09
Номер: 9A11AE
Дайте развернутый ответ.
В стакан с водой, нагретой до температуры t1=50 °C, положили металлический шарик, имеющий температуру t2=10 °C. После установления теплового равновесия температура воды стала равной t3. Затем, не вынимая первого шарика, в стакан положили ещё один такой же шарик температурой t2. Конечная температура в стакане оказалась t4=34 °C. Определите температуру воды t3 после того, как в стакан положили первый шарик. Теплообменом с окружающей средой пренебречь.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Решение:
1 вариант
Первоначально из среды (вода) для нагрева первого шарика.
`Q_1=m_в*с_в*(t_1-t_3)`, а теплота полученная шариком
`Q_2=m_ш*с_ш*(t_3-t_2)`
При этом `Q_1=Q_2`
Второй раз из среды (вода) было поглощено энергии для нагрева второго шарика.
`Q_3=m_в*с_в*(t_3-t_4)`
Также поглощено энергии из уже имеющегося в жидкости шарика
`Q_4=m_ш*с_ш*(t_3-t_4)`
А вот второй шарик при этом получил
`Q_5=m_ш*с_ш*(t_4-t_2)`
При этом
`Q_3+Q_4=Q_5`
В итоге если приравнять энергии отданные и полученные, то будет система уравнений.
`{(m_в*с_в*(t_1-t_3)=m_ш*с_ш*(t_3-t_2)),(m_в*с_в*(t_3-t_4)+m_ш*с_ш*(t_3-t_4)=m_ш*с_ш*(t_4-t_2)):}`
`{(m_в*с_в*(t_1-t_3)=m_ш*с_ш*(t_3-t_2)),(m_в*с_в*(t_3-t_4)=m_ш*с_ш*(t_4-t_2-t_3+t_4)):}`
`{(m_в*с_в*(t_1-t_3)=m_ш*с_ш*(t_3-t_2)),(m_в*с_в*(t_3-t_4)=m_ш*с_ш*(2t_4-t_2-t_3)):}`
Делим одно уравнение на другое
`(t_1-t_3)/(t_3-t_4)=(t_3-t_2)/(2t_4-t_2-t_3)`
`(t_1-t_3)*(2t_4-t_2-t_3)=(t_3-t_2)*(t_3-t_4)`
`(50-t_3)*(2*34-10-t_3)=(t_3-10)*(t_3-34)`
`(50-t_3)*(58-t_3)=(t_3-10)*(t_3-34)`
`50*58-50t_3-58t_3+t_3^2=t_3^2-34t_3-10t_3+340`
`2900-108t_3=-44t_3+340`
`2560=64t_3`
`t3 = 40С`
Ответ: 40 °С
2 вариант (не подойдет для экзамена так как построен на логических размышлениях, а не на формулах, не зачтут, но хорош для проверки)
Итак, смотрите что у нас получается, Есть вода, которая изменилась по температуре с 50 до 34 градусов и есть два шарика, которые с 10 до 34 градусов изменили температуру. Условно их бросили сразу и ждать ничего не стали, а не как в задаче по порядку.
Несложно прикинуть, что 50-35=16, а вот 34-10=24. То есть изменение относится как 16/24=4/6=2/3 Или можно сказать так, изменение воды на 2 градуса, дает изменение двух шариков на 3 градуса. Понято что вода изменяется остывая, шарики нагреваясь.
Так это пропорция для 2 шариков, а если бы был один, то он само собой изменил бы это отношение в 2 раза, снизив влияние со стороны шариков, а снижение происходит за счет условно меньшего влияния теплоемкости воды, теплоемкости шариков. То есть температура шариков уже меняется не на 3 градуса, а на шарика на 3*2=6 градусов. Получаем.
`2/(3*2)=2/6=1/3` То есть это отношение теплоемкости всей жидкости и 1 шарика. Или опять же изменение воды на 1 градус, даст изменение для шарика на 3, по температуре.
У нас на все изменение температуры заложен условный задел в 40 градусов, Ведь шарик 10, а вода 50. 50-10=40
В итоге каждый 1 градус изменения воды и 3 градуса тела шарика можно считать как этап к приближению температурного баланса, обмен прекратиться когда температуры сравняются.
Имея в запасе 40 градусов на обмен и этап состоящий из 1+3=4 градусов, можно прикинуть, что 40/4=10 за 10 этапов у нас произойдет выравнивание температуры.
И здесь в принципе без разницы, можем считать эти 10 раз от температуры воды 10*1=10 градусов изменения воды
Или от 1 шарика 3*10=30 градусов, - произойдет изменение температуры
И в итоге 50-10= 40 градусов (для воды) или
10+30=40 градусов (для шарика)
Ответ: 40 °С
Номер: E20CAC
Дайте развернутый ответ.
Изменение состояния постоянной массы одноатомного идеального газа происходит по циклу, показанному на рисунке. При переходе из состояния 1 в состояние 2 газ совершает работу A12=5
кДж. Какое количество теплоты газ получает за цикл от нагревателя?
КЭС: 2.2 Термодинамика
Тип ответа: Развернутый ответ
Решение:
...
Ответ:
Номер: 64CBA9
Дайте развернутый ответ.
Идеальный одноатомный газ в количестве 1 моль сначала изотермически расширился (Т1 = 300 К). Затем газ изохорно нагрели, повысив его давление в 3 раза (см. рисунок). Какое количество теплоты получил газ на участке 2−3?
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
2.2.2 Внутренняя энергия
2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
2.2.7 Первый закон термодинамики
2.2.8 Второй закон термодинамики тока. Необратимые процессы
2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно
2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
...
Ответ:
Номер: 2B6BC2
Дайте развернутый ответ.
1 моль идеального одноатомного газа участвует в процессе 1–2–3, график которого представлен на рисунке в координатах V–p, где V – объём газа, p – его давление. Температуры газа в состояниях 1 и 3 T1=T3=300 К. В процессе 2–3 газ увеличил свой объём в 3 раза. Какое количество теплоты отдал газ в процессе 1–2?
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
2.2.2 Внутренняя энергия
2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
2.2.7 Первый закон термодинамики
2.2.8 Второй закон термодинамики тока. Необратимые процессы
2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно
2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
...
Ответ:
Номер: 9FBACA
Дайте развернутый ответ.
В закрытом сосуде при температуре 100 °С находится влажный воздух с относительной влажностью 60% под давлением 100 кПа. Объём сосуда изотермически уменьшили в 2,5 раза. Во сколько раз надо вместо этого увеличить абсолютную температуру без изменения объёма сосуда, чтобы получить такое же конечное давление? Объёмом сконденсировавшейся воды пренебречь.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Решение:
...
Ответ:
Номер: 5A1F95
Дайте развернутый ответ.
Одно и то же постоянное количество одноатомного идеального газа расширяется из одного и того же начального состояния р1, V1 до одного и того же конечного объёма V2 первый раз по изобаре 1–2, а второй – по адиабате 1–3 (см. рисунок). Отношение работы газа в процессе 1–2 к работе газа в процессе 1–3 равно `A_12/A_13=k=2`. Чему равно отношение х количества теплоты Q12, полученного газом от нагревателя в ходе процесса 1–2, к модулю изменения внутренней энергии газа |U3−U1| в ходе процесса 1–3?
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
2.2.2 Внутренняя энергия
2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
2.2.7 Первый закон термодинамики
2.2.8 Второй закон термодинамики тока. Необратимые процессы
2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно
2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
...
Ответ:
Номер: F690E5
Дайте развернутый ответ.
В качестве рабочего тела в тепловой машине используется идеальный одноатомный газ, который совершает циклический процесс, состоящий из изобарного нагревания (1→2), изохорного охлаждения (2→3) и адиабатного сжатия (3→1). КПД этой тепловой машины η=20 %.
Найдите отношение работы A12, совершённой газом в изобарном процессе, к работе A31, совершённой над газом при адиабатном сжатии.
КЭС: 2.2 Термодинамика
Тип ответа: Развернутый ответ
Решение:
Проведем анализ процессов. При изобарном расширении температура газа увеличивается согласно закону
`V/T=const`
При расширении газ совершает положительную работу, при нагревании внутренняя энергия газа увеличивается, следовательно, газ получает положительное количество теплоты от нагревателя.
При изохорном охлаждении газ работу не совершает, его внутренняя энергия уменьшается, следовательно, газ теплоту отдает.
При адиабатном сжатии количество теплоты равно 0. Таким образом, газ получает теплоту только на участке 1–2.
По первому закону термодинамики
`Q_(12)=A_(12)+ΔU_(12)`
При изобарном процессе работа газа равна
`A_(12)=vRΔT`
,а изменение внутренней энергии одноатомного идеального газа
`U_(12)=3/2vRΔT`
где
v– количество вещества,
ΔT– изменение температуры газа.
Тогда `U_(12)=3/2vRΔT`, а полученная теплота
`Q_(12)=5/2*A_(12)`
Работа газа за цикл равна
`A=A_(12)+A_(31)`
КПД цикла будет таким.
`η=A/Q_(12)`
То есть вся совершенная работа разделить на количество полученного тепла. Подставим сюда значения из формул выше.
`0.2=A/Q_(12)=(A_(12)+A_(31))/(5/2*A_(12))`
`0.2=(2A_(12)+2A_(31))/(5A_(12))`
`A_(12)=2A_(12)+2A_(31)`
`-A_(12)=2A_(31)`
Знак минус нам лишь указывает на то, что работа была отрицательная, по сути нам надо же по условию задачи найти соотношения работ, поэтому берем значения по модулю и они соотносятся как 1 к 2, что собственно видно из уравнения.
Ответ: 2
Номер: 236F6A
Дайте развернутый ответ.
В горизонтальном цилиндре с гладкими стенками под массивным поршнем находится одноатомный идеальный газ. Поршень соединён с основанием цилиндра пружиной с жёсткостью k. В начальном состоянии расстояние между поршнем и основанием цилиндра было равно L, а давление газа в цилиндре было равно внешнему атмосферному давлению p0 (см. рисунок). Затем газу было передано количество теплоты Q, и в результате поршень медленно переместился вправо на расстояние b.
Чему равна площадь поршня S?
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
2.2.2 Внутренняя энергия
2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
2.2.7 Первый закон термодинамики
2.2.8 Второй закон термодинамики тока. Необратимые процессы
2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно
2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
По 1 закону термодинамики
Q = ΔU+A
где изменение внутренней энергии в соответствии с уравнением Менделеева Клапейрона
`ΔU = 3/2*м*R*ΔT = 3/2*v*R*(T_1-T_0) = 3/2 (p_1V_1-p_0V_0)`
Работа газа равна площади фигуры (трапеции), ограниченной графиком на диаграмме pV (смотрим риунок)
При этом
`V_0=L*S`
`V_1=(L+b)*S`
Давление пропорционально силе упругости пружины:
`Δp = k*b/S`, то есть `p_1=p_0+(kb)/S`
Тогда работа газа:
`A=(p_1+p_0)/2 (V_1-V_0)=(p_0+p_0+(kb)/S)/2*|(L+b)*S-L*S|=(p_0*S+(kb)/2)*b`
А изменение внутренней энергии:
`ΔU = 3/2((p_0+(kb)/S)(L+b)*S-p_0*S*L)=3/2(p_0*S+kb)(b+L-p_0*L)`
Подставляя полученные выражения в 1 закон термодинамики:
`Q = 3/2(p_0*S+kb)(b+L-p_0*L)+(p_0*S+(kb)/2)*b=3/2 k*b*L+5/2 p_0*S*b+2k*b^2`
и получаем
`Q-5/2bS = kb(3/2*L+2b)`
`5/2bS = Q-kb(3/2*L+2b)`
`S = (2(Q-kb(3/2*L+2b)))/(5b)`
Ответ: `S = (2(Q-kb(3/2*L+2b)))/(5b)`
Номер: 5CBF60
Дайте развернутый ответ.
В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа p1 = 4·105 Па. Расстояние от дна сосуда до поршня L = 30 см. Площадь поперечного сечения поршня S = 25 см2. В результате медленного нагревания газа поршень некоторое время покоился, а затем медленно сдвинулся на расстояние x = 10 см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной Fтр = 3·103 Н. Какое количество теплоты получил газ в этом процессе? Считать, что сосуд находится в вакууме.
КЭС: 2.2.7 Первый закон термодинамики
Решение:
1,65 кДж
Поршень начинает движение в тот момент, когда сила давления газа на поршень `F_д` начинает превышать силу трения поршня `F_(тр)` о стенки цилиндрического сосуда: `F_д ≥ F_(тр)`.
Сила давления газа равна `F_д = p_2S`, где
`p_2` ― давление газа после того, как ему было передано количество теплоты
Fтр = 3·103 Н,
S ― площадь поршня,
S = 25 см2 = 25 ∙ 10-4 м2.
Работа газа по перемещению поршня равна `А_(12) = F_д ∙ x = p_2S ∙ x`.
Согласно первому закону термодинамики количество теплоты, переданное газу, равно
`Q = (U_2 – U_1) + A_(12)`,
где
U1 ― внутренняя энергия газа в начальном состоянии,
U2 ― внутренняя энергия газа в конечном состоянии.
В начальном состоянии газ занимает объем, равный `V_1 = LS` и его внутренняя энергия равна:
`U_1=3/2 p_1V_1=3/2 p_1LS`.
В конечном состоянии газ занимает объем, равный `V_2 = (L + x)S`, и его внутренняя энергия равна:
`U_2=32p_2V_2=3/2 p_2(L+x)S`.
Первый закон термодинамики может быть записан как:
`Q=(U_2−U_1)+A_(12)=3/2 p_2(L+x)S−3/2 p_1LS+p_2S⋅x=p_2S⋅(3/2L+5/2x)−3/2p_1LS`
Так как `F_д = p_2S`, а минимальная сила трения, при которой начинается движение поршня
`F_(тр)=F_д`, то `F_(тр)=F_д=p_2S и Q=F_(тр)⋅(3/2L+5/2x)−3/2p_1LS`
Сила трения поршня о стенки цилиндра равна:
`F_(тр)=(Q+3/2p_1LS)(3/2L+5/2x)=(2Q+3p_1LS)/(3L+5x)`
Выразим Q
`F_(тр)(3L+5x)=2Q+3p_1LS`
`2Q = F_(тр)(3L+5x)-3p_1LS`
`Q = (F_(тр)(3L+5x)-3p_1LS)/2` Подставляем значение
`Q = (3·10^3(3*0.3+5*0.1)-3*4*10^5*0.3*25*10^-4)/2`
`Q = (4200-3*4*10*0.3*25)/2=1650` Дж = 1,65 кДж
Ответ: 1,65 кДж
Номер: AE2D32
Дайте развернутый ответ.
Два одинаковых теплоизолированных сосуда соединены короткой трубкой с краном. В первом сосуде находится ν1=2 моль гелия при температуре T1=400 К; во втором – ν2=3 моль аргона при температуре T2=300 К. Кран открывают. В установившемся равновесном состоянии давление в сосудах становится p=5,4 кПа. Определите объём V одного сосуда. Объёмом трубки пренебречь.
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
2.2.2 Внутренняя энергия
2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
2.2.7 Первый закон термодинамики
2.2.8 Второй закон термодинамики тока. Необратимые процессы
2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно
2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
1.3
1. Поскольку в указанном процессе газ не совершает работы, и система является теплоизолированной, то в соответствии с первым законом термодинамики суммарная внутренняя энергия газов сохраняется:
`3/2v_1RT_1+3/2V_2RT_2=3/2(v_1+v_2)RT`,
где T — температура, в объединённом сосуде в равновесном состоянии после открытия крана.
2. В соответствии с уравнением Менделеева-Клапейрона для конечного состояния можно записать:
`p(2V)=(v_1+v_2)RT`
Исключая из двух записанных уравнений конечную температуру Т, получаем искомое выражение для объёма:
`V = ((v_1T_1+v_2T_2)R)/(2p)`
`V = ((2*400+3*300)8.31)/(2*5400)≈1.3 м^3`
Ответ: 1,3
Номер: 075E84
Дайте развернутый ответ.
С идеальным одноатомным газом, который находится в сосуде с поршнем, провели два опыта. В первом опыте газу сообщили, закрепив поршень, количество теплоты Q1, в результате чего его температура повысилась на ΔТ = 1 К. Во втором опыте, предоставив газу возможность изобарно расширяться, сообщили ему количество теплоты Q2, которое на 208 Дж больше, чем Q1. В результате температура газа повысилась, как и в первом случае, на ΔТ. Какова, по данным этих двух опытов, молярная масса газа, если его масса m = 1 кг?
КЭС: 2.2.1 Тепловое равновесие и температура
2.2.2 Внутренняя энергия
2.2.3 Теплопередача как способ изменения внутренней энергии без совершения работы. Конвекция, теплопроводность, излучение
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Удельная теплота парообразования. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива
2.2.6 Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме
2.2.7 Первый закон термодинамики
2.2.8 Второй закон термодинамики тока. Необратимые процессы
2.2.9 Принципы действия тепловых машин. КПД
2.2.10 Максимальное значение КПД. Цикл Карно
2.2.11 Уравнение теплового баланса
Решение:
Согласно первому закону термодинамики `Q_1=ΔU` (1)
`Q_2=ΔU+A` (2)
ΔU - приращение внутренней энергии газа.
`ΔU = (3m)/(2μ) RΔT` , то приращение внутренней энергии газа в обоих опытах одинаково.
A - работа газа во втором опыте.
Работа совершалась газом в ходе изобарного расширения, поэтому
`А = pΔV` (3)
ΔV - изменение объема газа
С помощью уравнения Менделеева - Клапейрона эту работу можно выразить через приращение температуры газа.
`pΔV = m/μ RΔT` (4)
Решая полученную систему уравнений 1-4
`μ = (mRΔT)/(Q_2-Q_1) = (1*8.31*1)/208≈0.04` кг/моль
Ответ: 40 г/моль
Номер: 28EA8D