Физика

В изобарном процессе при неизменном количестве вещества $N=const$   — $\frac{V}{T} =const$ (А  — 2). В изотермическом процессе $pV=const$ (Б  — 3).

Ответ: 23.

В изобарном процессе при неизменном количестве вещества $( N=const )$ по закону Гей-⁠Люссака, $\frac{V}{T} =const$ (А  — 2). В изохорном процессе при неизменном количестве вещества $( N=const )$ по закону Шарля, $\frac{p}{T} =const$ (Б  — 1).

Ответ: 21.

В изохорном процессе при неизменном количестве вещества $( N=const )$ по закону Шарля, $\frac{p}{T} =const$ (А  — 1). В изотермическом процессе при неизменном количестве вещества по закону Бойля  — Мариотта, $pV=const$ (Б  — 3).

Ответ: 13.

Согласно первому началу термодинамики, переданное газу тепло идет на изменение его внутренней энергии и на совершение газом работы против внешних сил: $Q=\Delta U + A$ В процессе А все передаваемое идеальному газу количество теплоты идет на совершение газом работы, а значит, внутренняя энергия газа не изменяется. Следовательно, не изменяется температура газа, процесс А  — изотермический (А  — 2). В процессе Б газ не совершает работы. Это означает, что его объем не изменяется. Такой процесс называется изохорным (Б  — 1).

Ответ: 21.

Для того чтобы восстановить размерности физических констант, вспомним формулы, в которые они входят. Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул идеального газа, связана с температурой соотношением $\barE= $\frac{3}{2}$ kT$ а значит, размерность k равна $Дж/К$ Учитывая, что $Дж=Вт \cdot с$ получаем размерность для постоянной Больцмана $\frac{Вт \cdot с}{К}$ (А  — 2). Универсальная газовая постоянная входит в выражение для внутренней энергии идеального газа $U= $\frac{3}{2}$ \nu RT$ Следовательно, размерность R равна $\frac{Дж}{моль \cdot К}$ (Б  — 4).

Ответ: 24.

Манометр  — прибор, измеряющий давление жидкостей или газов (А  — 3). Прибором для измерения температуры является термометр (Б  — 2). Динамометр  — прибор для измерения силы или момента силы. Калориметр  — прибор для измерения количества теплоты.

Ответ: 32.

В приближении идеального газа потенциальной энергией взаимодействия частиц пренебрегают по сравнению с кинетической, поэтому внутренняя энергия идеального газа равна суммарной кинетической энергии частиц газа (А  — 3). Удельной теплотой плавления вещества называют величину, численно равную количеству тепла, которое нужно сообщить единице массы этого вещества, взятого при температуре плавления, для его перехода из твердого состояния в жидкое (Б  — 4).

Ответ: 34.

Внутренняя энергия одноатомного идеального газа связана с его температурой соотношением
$U= $\frac{3}{2}$ \nu RT$ Следовательно, температура газа равна $T= \frac{2U}{3\nu R}$ (Б  — 3). Давление, температура и занимаемый идеальным газом объем не независимы, они связаны уравнением состояния Клапейрона-⁠Менделеева: $pV=\nu RT$ Таким образом, давление газа = $p= $\frac{\nu RT}{V}$ = \frac{\nu R \cdot $\frac{2U}{3\nu R}$ ,}{V} = \frac{2U}{3V}$ (А  — 1).

Ответ: 13.

Вспомним все, что может потребоваться при решении данной задачи.
Для идеального газа внутренняя энергия зависит только от температуры: $\Delta U= $\frac{3}{2}$ \nu R\Delta T$ Следовательно, изменить внутреннюю энергию идеального газа можно, только нагрев или охладив его. Работа газа всегда связана с изменением его объема, если газ расширяется, он совершает положительную работу, если сжимается, то отрицательную. Наконец, идеальный газ подчиняется уравнению состояния Клапейрона  — Менделеева: $pV=\nu RT$
При изотермическом процессе температура остается неизменной, поэтому внутренняя энергия идеального газа не изменяется, а значит, согласно первому началу термодинамики, все переданное тепло полностью превращается в работу (А  — 2). При изобарном процессе, то есть при постоянном давлении, согласно уравнению Клапейрона  — Менделеева, меняется как температура, так и объем газа, а значит, в правой части первого начала термодинамики отличны от нуля оба слагаемых: тепло идет и на увеличение внутренней энергии газа, и на работу (Б  — 3). Наконец, при изохорном процессе объем газа фиксирована. Следовательно, все тепло идет на изменение внутренней энергии (В  — 1).

Ответ: 231.

Счетчик Гейгера  — это газоразрядный прибор для автоматического подсчета числа попавших в него ионизирующих частиц. Представляет собой газонаполненный конденсатор, который пробивается при пролете ионизирующей частицы через объем газа. Таким образом, в счетчике Гейгера используется ионизация газа (А  — 1). В основе работы жидкостного термометра лежит зависимость объема жидкости от температуры, при нагревании жидкость расширяется (Б  — 2).

Ответ: 12.

Идеальный газ подчиняется уравнению состояния Клапейрона  — Менделеева: $pV=\nu RT$
Изменение внутренней энергии одноатомного идеального газа = : $\Delta U = $\frac{3}{2}$ \nu R\Delta T$
Изобарическому расширению соответствует процесс 1–2. Согласно первому началу термодинамики, все переданное газу тепло идет на совершение газом работы против внешних сил и на изменение внутренней энергии: $Q=A + \Delta U$ В данном случае $A=p_2 ( V_2 - V_1 )$ $\Delta U= $\frac{3}{2}$ \nu R\Delta T= $\frac{3}{2}$ p\Delta V= $\frac{3}{2}$ p_2 ( V_2 - V_1 )$ Таким образом, количество теплоты, поглощаемое газом в процессе изобарического расширения, = $Q=p_2 ( V_2 - V_1 ) + $\frac{3}{2}$ p_2 ( V_2 - V_1 ) = $\frac{5}{2}$ p_2 ( V_2 - V_1 )$ (А  — 2).
Изохорическому охлаждению соответствует процесс 2–3.
Изменение внутренней энергии при этом = $\Delta U= $\frac{3}{2}$ \nu R\Delta T= $\frac{3}{2}$ \Delta p V= $\frac{3}{2}$ ( p_1 - p_2 ) V_2$ (Б  — 3).

Ответ: 23.

На диаграмме $p - V$ работе соответствует площадь под графиком процесса. При этом если газ расширяется, то он совершает положительную работу, внешние силы совершают отрицательную работу. При сжатии газа  — наоборот: газ совершает отрицательную работу, внешние силы совершают положительную работу.
Отсюда сразу же получаем ответ. Процессу с минимальной положительной работой газа соответствует процесс, в ходе которого газ расширяется, а площадь под графиком минимальна (из рисунка ясно, что это процесс 1). Максимальную же положительную работу внешние силы совершают при сжатии, когда площадь под графиком максимальна (это процесс 4).

Ответ: 14.

На диаграмме $p - V$ работе соответствует площадь под графиком процесса. При этом, если газ расширяется, то он совершает положительную работу, внешние силы совершают отрицательную работу. При сжатии газа  — наоборот: газ совершает отрицательную работу, внешние силы совершают положительную работу.
Отсюда сразу же получаем ответ. Процессу с минимальной положительной работой газа соответствует процесс, в ходе которого газ расширяется, а площадь под графиком минимальна (из рисунка ясно, что это процесс 3). Максимальную же положительную работу внешние силы совершают при сжатии, когда площадь под графиком максимальна (это процесс 2).

Ответ: 32.

На диаграмме $p - V$ работе соответствует площадь под графиком процесса. При этом если газ расширяется, то он совершает положительную работу, внешние силы совершают отрицательную работу. При сжатии газа  — наоборот: газ совершает отрицательную работу, внешние силы совершают положительную работу.
Отсюда сразу же получаем ответ. Процессу с минимальной положительной работой газа соответствует процесс, в ходе которого газ расширяется, а площадь под графиком минимальна (из рисунка ясно, что это процесс 3). Минимальную же положительную работу внешние силы совершают при сжатии, когда площадь под графиком минимальна (это процесс 1).

Ответ: 31.

На диаграмме $p - V$ работе соответствует площадь под графиком процесса. При этом если газ расширяется, то он совершает положительную работу, внешние силы совершают отрицательную работу. При сжатии газа  — наоборот: газ совершает отрицательную работу, внешние силы совершают положительную работу.
Отсюда сразу же получаем ответ. Процессу с максимальной положительной работой газа соответствует процесс, в ходе которого газ расширяется, а площадь под графиком максимальна (из рисунка ясно, что это процесс 2). Максимальную же положительную работу внешние силы совершают при сжатии, когда площадь под графиком максимальна (это процесс 4).

Ответ: 24.