Физика-10 кл-Касьянов-ГДЗ-2006 (991541), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Молекула водорода двухатомная, значит число степеней своболы равно 5, гелий одноатомный газ, значит, число степеней сшзбоды равно 3. Таким образом, ! моль водорода имеет большую внутреннюю энергию, чем 1 моль гелия. 5. Внутреннюю энергию жидкости или иза можно изменить путем совершения работы илн посрелством тсплообмена.
ЗА АЧИ Кашеейиа: ! Изменение внутренней энергии ЛУ=-.-кйЛТ. 2 Так как т = — и ЛТ = Т, — Т,, то Ф м ли=- — г(т -т)= ! ш 2 М 1 Глава 9. Те веденеевка 1ЗЗ =- —, 8,31 (303-283) в 5 87 2 2,9 1О' *1,25 1О'Дж =1,25МДж, Ответ: ЛУ =1,25МДж. Решен не: До расширения внутренняя энергия идеального газа равнялась У, =-р<; „а после расширения 2 онастала равна У, =-р1;, 2 Изменение внутренней энергии: 1 1 Ли =и,-и, =-рр,--рР, = 2 2 1 3 4 =-р (Г,— 1;)=- 10 (0,015-0,01)=75Дж. 2 ' 2 Яхййу: Ли = 75Дж. Рещйййй: Аналогично предыдущей задаче, нзмененне внутренней энергии ! 1 ли=и,-и, =-рр--рр=-Р <р,-р). 2 ' 2 ' 2 Тогда конечное давление кислорода 2ЛУ, 2 (-1О') р, = р, + — =10'+ = 5 10' П .
(Р 508 ь(ди: р, =5 1О" Па, Решенно: Из уравнения Клапейрона-Менделеева р, Р; = ~,)17' и рУ, г в РгТ; р(Р +г',)м(т +т)7(Т, Из первых двух уравнений выразим гч и из. бе. Вя т нняя эне еия т, = — н т, = — ?-д . Тогда конечное давление р?, рр йТ ' ??Т р= рГ+рК 1", +?~, р, ~', + р Р' ,о = и, + и, ~Ршеуде: Так как теплообмеи с окружаощей средой отсутствует, внутренняя энергия системы сохра- 1 1 няется: — р,Р+ — р,р, =-р (~', + Р), откуда установившееся давление: р,);+рР, 0,98 10' 12+1,02 10' 20 1~~ + 1 г 12+ 20 =1,005.10' Па.
Иэ уравнения Клапейрона-Менделеева: р,г', =тЯТ, и р,г', =т,??Т,; рЩ+1',) =(т, +т )йТ, игкуда температура а тт?Р, +Р,) е р т- рРТ,+р,и,т, ' Подставляя давление в формулу для температури+р К ТТ?и+и) ); 1, рот, -рРТ, , 290 300 10,98.10' 12+1,02.10' 20) 0,98 1О' 12 300+1,02.10' 20 290 ч296 Км23'С. Ятями: р=!,005 1О'Па; Те23'С. Глава 9. Те мсиЬнанака 1зз 955. Работа газа при изопроцессах ОТВЕТБ! НА В ПРОСа! 1.
Хаотическое движение молекул газа можно преобразовать в направленное движение макроскопического тела с помощью поршня. 2. Работа, совершаемая силой давления газа, зависит от среднего давления газа и изменения его объема. 3. При расширении газ совершает положительную работу, при сжатии — отрицательную. 4.
Геометрический смысл работы, совершаемой силой давления газа, состоит в там, что она численно равна площади фигуры под графиком зависимости РЩ. 5. Площадь под изотермой 1 — 2 меньше, чем пад изобарой ! — 3, значит, работа при изотермическом расширении меньше, чем при изабарнам. Р Р, о Ч1 Решенние! Работа при изобарном процессе ш А = ря — и) = —. В(т, — т ) = М равна — 8,31 (490-290) ь!ббООДж и! б,б кДж; 0,28 0,028 Изменение внутренней энергии азота: 1 т ЛУ =- — В!Т -Т) = 2 М Ж Работе евзв л изоп яссах — 8,31 (490 -290) ч 41550 Дж 5 028 2 ОК8 41,55 кДж; Одзи: А «16,6 кДж; ЛУ ы 4 1. 55 кДж. Решение: Процессы показаны на рисунке: а т, и, т Рабата при изобариом процессе: А = р,(У, — У ) = р,1; — р,У,. Из уравнения Клапейрона-Менделеева: р,У, =-'-~ = — — '; рУ е Кт, 2 М 2 ьи = — — к(т — т) = —.— к(т — т) = О .
и~, 1 е 2М''2М Дтвет: А = 2,08 кДж; Л(1 = 0 . гелием при переходе из состояния 1 в соучебника) при процессах 1-2, 3--4 и 5-6. В 3. Работа совершается стояние 6 (рис. 200 р У = —.Кт = — Кт. е т з з М з е е Кт, е Тогда А= —.КТ,— — — '= — КТ, = М М 2 2М 8,31 320ч2,08!О'Дж=2,08 кДж. 0,05 2 0,032 Работа газа в июхорном процессе 1-2 равна нулю. Изменение внутренней энергии в процессе 1-2-3: зэг 4"лаев В, Те намеке процессах 2-3 и 4-5 работа не совершаетсв, поскольку эти процессы изохорные. Тогда А„=Ам =О. Используя геометрический смысл работы газа, получим: А, =1О (0,2-0,1)=104ДЖ; А„= 3 10' (0,4-0,2) =6.10'Дж; А = 2 1О'.
(0,5-0,4) = 2 10' Дж; Суммарная работа при этих процессах: А=Ао+А„чА„=10'+6 1О'+2 1О' =9кДж. Ответ: А = 9кДж. 4. Изменение состояния газа в координатах р, 1' показано на рисунке. Р4 Рз о Ч4 2Ч4 ЗЧ4 Ч Процессы 1-2 и 3-4 изобарные, а процесс 2-3 — изохорный„следовательно, р, = р, и р, = р4, Из уравнения Менделеева-Клазейрона: р,1', = — НТ,; р4Р4 = — КТ„, гв В4 2 следовательно, 2р1Р, = Зр4Р,, откуда получаем: рз = — р,, 3 Работа газа численно равна площади заштрихованной на рисунке области. А = р(27, - )() + — р (ЗЧ, — 2)4 ) = - р Р, = - 10 3 = 5 10 Дж. 2 5 5 ахает: А=5 1О'Дж. 56. Г!в ый эвяон ом модиномияи Решение: Работа, совершаемая газом при изотермическом Р, процессе А = РВТ !и — ' = РЯТ !и — = Р, 1 =2 8,3! 300 !и — «-3,456 кДж.
2 Р о Чз Ч1 Ч Рассматриваемый процесс изображен на рисунке. Ювет: А = -3,45б кдж. $5б. Первый закон термодинамики ТВЕТ / НА В П/оОСЫ 1. Согласно первому закону термодинамики, изменение внутренней энергии ЛУ системы определяется как сумма работы А„„ внешних сил, действующих на систему, и количества тсшюты Д,сообщенного ей извне: Л!/= А„, +Д. 2. Количество теплоты, полведенное к системе, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение системой работы. 3. При изохорном процессе подведенное к системе количество теплоты Д идет на изменение внутренней энергии системы Л!/: Л!/ = Д, так как работа газа равна нулю.
4. При изотермическом процессе подвеленное к системе количество теплоты Д идет на совершение системой работы А: Д =- А, так как внутренняя энергия остается постоянной. 5. При изобарном процессе подведенное к системе количество теп- лоты Д идет на изменение внутренней энергии системы Л!/ и Глава 9.
Те мсдимвмияе 139 на совершение системой работы А при постоянном давлении; Я=АУ+А. При изотермнческом расширении подведенное к системе количество теплоты идет только на совершение работы, а при иэобарном — на совершение работы, а также на изменение внутренней энергии.
А ЧИ Решение: Согласно первому закону термодинамики: АУ=А +Д. Поскольку У = !1, + ЛУ, то конечная внут- реиняя энергия газа У = Сгю + О+ А- = 220+! 25+ 50 = 295 кДж. Ятййт: (/ = 295 кДж. Кйшанние: Из уравнения Менделеева-Клапейрона р,~' = — йТ, определим объем сосуда: тйТ, 0,032 8,31 290 з Мр, 32 1О' т После нагревания р,у = — ЙТ,, откуда конечная температура р!'М рМ тйТ „р тл тк Мр, р, 2Т, =2 290=580 К, Процесс изохорный, поэтому количество теплоты, сообщенное газу, равно: дийти =- — г(Т,-т) =- — йт, = т ! т 2М ' ' 2М бб. П ыб закон тв сдонвмоко = — — 8, 31 290 ы 6 10' Дж = 6 кДж. 5 32 2 32 Огвйг: Р 0,024мэ; Т, =580К; Д=бкДж.
Рещйиниж Работа газа в нзобарном процессе А = рЛР . Изменение внутренней энергии в этом процессе по формуле (169) учебника; 7 7 3 Л77 =-рЛР'=-А =- 2 = 3кДж. 2 2 2 Согласно первому закону термодинамики, количество теплоты, подведенное к гелию, равно Д=Л7/+А =-А+А = А~1+-) = 2~1+-) =5 кДж. 2 1, 2) 1, 2) СМв: Ли=Зад; 0=5 Д Рйшеениа: Прн изобарном расширении работа газа: т т А = рЛУ= — ЯЛТ= —.77(7; — 7;) . По зако- М М и и иу Гей-Люссака -с =-1, откуда Т, = 2Т,. Т Т, Таким образом, работа газа А = — й(2Т вЂ” Т) = — ЯТ.
М ' ' М Изменение внутренней энергии 1 т Ли=- — й<т -Т)= 2 М = — — 7772Т, -7,') =- — 77Т,. 1 т 7 т 2М''2М По первому закону термодинамики, количество теплоты, подведенное к газу, равно: Д= Л77+А = — — ЯТ1+ — йТ, = 2 М М Глава В, Тв нкамикя 141 = — ЙТ, ~-+1)= — ' 8,31 300 ~ — +1 т (! 1 0014 Т5 М ' 'ь2 3 0,028 (2 ч4,36 1О'Дж=4,36 кДж, Жва: Д = 4, 36 кДж. 5. Из решения задачи № 3 (855 учебника) работа гзэа А = 9 1О' Дж. Изменение внуз)живей энергии определяется разностью темпера- 3 е тур в конечном и начальном состояниях: !Зз у=- — Я(Т -Т) = 2 М 3 = — (рбмк',-рД) =-(2 10 О 5-10' О 1)=135 10'Дж. 3 Количество теплоты, подведенное к гелию, равно Д = б(l + А =1 35 ! 0'+ 9 1О' = 2 25 ! 0' Дж = 22 5 кДж. Ягайло: 0=22,5 кДж. $57.
Адиабйтный процесс ТВЕ ! 01 РО 1. Адиабатным называется термодинамический процесс в тепло- изолированной системе. Прн адиабатном процессе работа А совершается системой за счет изменения ее внутренней энергии 6(г: А = -В(l . 2. При адиабатном расширении газа работа совершается системой з» счет изменения ее внутренней энергии.
3. При адиабатном сжатии газа увеличивается число упругих соударений молекул с поршнем, поэтому их кинетическая энергия и температура, возрастают. При аднабатном расширении газа уменьшается число упругих соударений молекул с поршнем, поэтому их кинетическая энергия и температура уменьшиотся, 4.
При адиабатном сжатии газа температура увеличивается, а объем уменьшается, значит, давление растет быстрее, чем при изотермическом сжатии. Поэтому при резком сжатии газа в цилиндре с поршнем до объема в 2 раза меньшего, начальное давление возрастает более чем в 2 раза. д Адекватный л песе 142 5. При адиабатном сжатии газа в цилиндре дизельного двигателя температура увеличивается настолько, что топливо, впрыскиваемое в цилиндр, воспламеняется и приводит поршень цилиндра в движение.
ЗАДА ЧИ Решение: При адиабатном процессе, т. е. при Д = О, первый закон термодинамики выглядит следующим образом: ЛУ+А=О. Отсюда изменение внутренней знергии: Л!7 = -А = -500 Дж. извет: Л!7 = -500 Дж. Рй!Оеййе: Работа газа в адивбатном процессе А = Л!7= — мйЛТ, Так как А = А,„, то отсюда 2 изменение температуры: ЛТ= — =- =40,1 К, 2А 2 1О' 3 — Я 3.— 8 31 М 4 Я!вй~: ЛТ = 40,1 К.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
