ХОЧУ ПОЛУЧИТЬ 5 ЗА ЕГЭ ПО ФИЗИКЕ

 

    П О М О Щ Ь  А Б И Т У Р И Е Н Т У  П О  Ф И З И К Е

              КУПИТЬ  КНИГУ                                                                                                        

                           ТЕРМОДИНАМИКА

                                      С о д е р ж а н и е    к н и г и

     1. в В Е Д Е Н И Е.  

       2. Т Е О Р Е Т И Ч Е С К И Й    О Б З О Р.

       3. Р Е Ш Е Н И Е  З А Д А Ч  Ч А С Т и  1  ЕГЭ  -  91  З А Д А Ч а.

              3-1. р а б о т а   г а з а.

              3-2. в н у т р е н н я я   э н е р г и я.

              3-3. п е р в о е   н а ч а л о   т е р м о д и н а м и к и.

              3-4. т е п л о в ы е   м а ш и н ы.

              3-5. т е п л о т а   и   т п л о ё м к о с т ь.

              3-6. а д и а б а т н ы й   п р о ц е с с.

       4. Р Е Ш Е Н И Е  З А Д А Ч  Ч А С Т И  ЕГЭ  -  79   З А Д А Ч.

              4-1. р а б о т а   г а з а.

              4-2. в н у т р е н н я я   э н е р г и я.

              4-3. п е р в о е   н а ч а л о   т е р м о д и н а м и к и.

              4-4. т е п л о в ы е   м а ш и н ы.

              4-5. т е п л о т а   и   т п л о ё м к о с т ь.

              4-6. а д и а б а т н ы й   п р о ц е с с.

       5. зАДАЧИ  САМОСТОЯТЕЛЬНОГО  РЕШЕНИЯ - 21 задача.

       6. т А Б Л И Ц Ы    С   Ф О Р М У Л А М И.

 

  44  урока по физике для абитуриентов Вы найдете в серии книжек  с  общим    названием "САМ СЕБЕ РЕПЕТИТОР".  
 

      В  КАЧЕСТВЕ  ПРИМЕРА  НИЖЕ  ПРИВЕДЕНЫ  5  ЗАДАЧ  ИЗ  170  ЗАДАЧ  ПО ТЕМЕ  "ТЕРМОДИНАМИКА"  С  ПОДРОБНЫМИ  РЕШЕНИЯМИ 

 

      Р Е Ш Е Н И Е  З А Д А Ч   Ч А С Т и  ЕГЭ

                                                                   

                                                                  Задача № 1-3.   

       Гелий  нагревается при постоянном  давлении. При этом ему сообщено Q = 20 кДж теплоты. Определить изменение внутренней энергии газа и совершенную им работу.

        Дано: Q = 20·103 Дж. Определить ΔU - ?  A - ?

        Так как по условию задачи процесс изобарный (р = соnst), то совершаемая при этом работа газом будет  А = νRΔT, где ν  – число молей гелия, ΔT -  изменение температуры гелия..

        Гелий - одноатомный газ, формула расчета его внутренняя энергия будет U = 3νRT/2, а  изменение энергии ΔU = 3νRΔT/2. Сравнивая формулу работы А и формулу изменения внутренней энергии ΔU, получаем, что ΔU = 3А/2.

        Тогда, на основании уравнения первого закона термодинамики  Q = A + ΔU ,  получим

                                                                     Q = 3А/2 + А = 5А/2.

        Отсюда, работа газа  А = 2Q/5 = 8 кДж,  изменение внутренней энергии ΔU = 3А/2 = 12 кДж.

                                                                    

                    Задача № 1-26

         Один моль одноатомного идеального газа совершает процесс 1-2-3 ( рис. 5), где То = 100 К). На участке 2-3 к газу подводят Q23 = 2,5 кДж теплоты. Найдите отношение работы А, совершаемой газом в ходе процесса, к количеству поглощенной газом теплоты Q.

         Дано: ν = 1, Т1 = То = 100 К, Q23 = 2,5·103 Дж.  Определить  А/Q - ?

                                                       

                                                                        Рис. 5.

         На графике приведен процесс, состоящий из двух частей: изохорического процесса (1-2)   (прямая линия, продолжение линии проходит через начало координат) и изотермического процесса (2-3).

         В соответствии с первым законом термодинамики уравнение данного процесса:

                                           Q = A + ΔU  (1), где А = А12 + А 23  и  ΔU = ΔU12 + ΔU12.

        В изохорном процессе (1-2) работа  А12 = 0, а в изотермическом процессе (2-3) ΔU23 = 0, следовательно, Q = А 23 + ΔU12, а работа А = А23 , а так как ΔU23 = 0, то А23 = Q23, откуда работа газа в процессе равна  А = Q23 .

          Изменение внутренней энергии газа на участке 1-2:

                                                                

          Тогда из  уравнения (1) получаем: Q = Q23 + 3νRTо.

        

             Р Е Ш Е Н И Е  З А Д А Ч   Ч А С Т И  2  ЕГЭ

                                                                   Задача № 2-9

Над молем идеального газа совершают цикл (замкнутый процесс), состоящий из двух изохор и двух изобар (рис. 5). Температуры в точках 1 и З равны соответственно Т1 и Т3. Определить работу, совершенную газом за цикл, если точки 2 и 4 лежат на одной изотерме.

Дано: Т1, Т3.  Определить А - ?

                          

                                                           Рис. 5.

         Работа, совершаемая газом численно равна площади прямоугольника 1,2,3,4, изображающего цикл. Работа равна

                                          А = (p2 – p1)(V4 – V1) = p2V4 – p1V4 – p2V1 + p1V1   (1).

       Обозначим температуры точек  2 и 4 цикла Т2 = Т4 = Т. Запишем для каждой точки цикла уравнение состояния: 

                       р1V1 = RT1    (2),   p2V2 = RT    (3),   p3V3 = RT3    (4),   p4V4 = RT    (5).

Воспользуемся также законом Гей-Люссака для процессов 4-1 и 2-3:

            

         Рассмотрим по порядку слагаемые в правой части уравнения (1):

         Учитывая, что р2 = р3  и  V4 =V3, получим   p2V4  = p3V3 = RT3 .   

         Учитывая, что р1 = р4 ,  получим   p1V4  = p4V4 = RT.    

         Учитывая, что V1 =V2, получим   p2V1  = p2V2 = RT   и последний член  р1V1 = RT1.

 

                                                                                                                                         

                                                                   Задача № 2-16

В длинной закрытой трубке между двумя поршнями массой М каждый находится идеальный газ, масса которого много меньше массы поршней, в остальном пространстве трубы - вакуум. В начальный момент правый поршень имеет скорость 2u, левый - 4u. Найдите максимальную температуру газа, если стенки трубки и поршня теплонепроницаемы. Температура газа в начальный момент То. Внутренняя энергия массы газа U = .

         Дано: М, 2u,  4u, То , U = CТ.   Определить ТМ -?

                                

                                                                      Рис. 2.9.

Система, состоящая из трубки, двух поршней и некоторой массы идеального газа, теплоизолирована, трение отсутствует, то эту систему можно считать изолированной, а полную энергию системы считать постоянной E = const. Система в  начальный момент времени обладает энергией, равной сумме кинетических энергий поршней и внутренней энергии газа СТо:

                                

         Начальный импульс системы направлен вправо и его модуль равен

                                                      Р1 = 4Mu + 2Mu = 6Mu

(импульс газа не учитываем из-за  малости его массы по сравнению с массами поршней).

Так как начальная скорость левого поршня больше, чем правого, то газ между поршнями подвергается сжатию. При этом скорость правого поршня возрастает, а скорость левого - убывает. Так как система теплоизолирована, то сжатие газа приводит к росту его температуры. Температура перестает расти и достигает максимума Тм в тот момент, когда прекращается сжатие, а это соответствует равенству скоростей поршней. Обозначим  равную скорость поршней в этот момент буквой V. Тогда импульс системы в этот момент будет

                                          Р2 = MV + MV = 2MV  и также направлен  вправо.

По условию задачи данная система замкнутая, следовательно выполняется закон сохранения импульса:  

                        Р1 = Р2    =>     6Mu = 2MV, откуда скорость поршней  V = 3u.

Энергия системы при равенстве скоростей:

 

 

                                                                    Задача № 2-30

         С одноатомным идеальным газом происходит циклический процесс 1 – 2 – 3 , график  которого в координатах P-V приведен на рисунке 2.18. Найти коэффициент полезного действия η этого процесса. Все необходимые величины даны на рисунке.

         Дано: процесс 1 – 2 – 3.  Определить  η - ?

                                                                        

                                                                                           Рис. 2.18.

            КПД представленного цикла найдем с помощью формулы: η = A/Q1, где А – полезная работа газа за цикл, Q1 – количество теплоты, переданное газу нагревателем за цикл. Работа А численно равна площади треугольника Δ1,2,3 (рис. 2.18)   

                                    

        Рассмотрим на каких участках цикла газ получает тепло. Участок (1-2) – линейная зависимость давления от объёма, объём уменьшается, газ тепло отдает; участок (2-3)– изобара, газ расширяется, приобретая тепло у нагревателя; участок (3-1) изохора, у газа уменьшается давление, газ тепло отдает охладителю. Следовательно, на участке (2-3) газ совершает работу А23 и у него увеличивается внутренняя энергия ΔU23

         По первому закону термодинамики   Q1 = А23 + ΔU23,

         где    А23  = р2(V3 – V2) = 2poVo

          

         Тогда количество теплоты, переданное газу, будет  Q1 = 5 роVо.

          Коэффициент полезного действия этого цикла равен 

                                         η = A/Q1 = 0,5 роVо/5 роVо = 0,10  или 10 %.

 

          КУПИТЬ КНИГУ                                                                           ГЛАВНАЯ СТРАНИЦА

                                           телефон:   +79175649529,  почта:  gaegoralev@mail.ru

               ©   Содержание  и  дизайн:  Александр  Горский.     egefizika5.com

/