[рис.] Один моль одноатомного идеального газа участвует в процессе 1–2–3–4, график которого изображён на рисунке в координатах p–V, где p — давление газа, V — объём газа. Опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики, объясните, получает или отдаёт газ положительное количество теплоты в процессах 1–2, 2–3 и 3–4.
💡 Пошаговый разбор и решение:
В процессе 1–2 давление газа не изменялось, объем газа увеличивался. При изобарном процессе согласно закону Гей — Люссака $\frac{V}{T} = const$ температура газа также увеличивается. При изобарном расширении (нагревании) газ совершает положительную работу $A = p \Delta V$ изменение внутренней энергии одноатомного идеального газа $\Delta U = $\frac{3}{2}$ \nu R \Delta T$ положительно. Из первого закона термодинамики $Q = A + \Delta U$ количество теплоты положительно, газ получает теплоту.
В процессе 2–3 объем газа не изменяется, давление газа уменьшается. Согласно закону Шарля при изохорном процессе $\frac{p}{T} = const$ температура газа уменьшается. При изохорном охлаждении газ работу не совершает, изменение внутренней энергии $\Delta U = $\frac{3}{2}$ \nu R \Delta T$ отрицательно. Из первого закона термодинамики $Q = A + \Delta U$ количество теплоты отрицательно, газ теплоту отдает.
В процессе 3–4 зависимость давления от объема обратно пропорционально (графиком зависимости является гипербола). Следовательно, температура газа не изменяется. При изотермическом сжатии (уменьшении объема) газ совершает отрицательную работу, изменение внутренней энергии $\Delta U = $\frac{3}{2}$ \nu R \Delta T$ = нулю. Из первого закона термодинамики $Q = A + \Delta U$ количество теплоты отрицательно, газ теплоту отдает.
Ответ: в процессе 1–2 получает, в процессах 2–3 и 3–4 отдает.
В процессе 2–3 объем газа не изменяется, давление газа уменьшается. Согласно закону Шарля при изохорном процессе $\frac{p}{T} = const$ температура газа уменьшается. При изохорном охлаждении газ работу не совершает, изменение внутренней энергии $\Delta U = $\frac{3}{2}$ \nu R \Delta T$ отрицательно. Из первого закона термодинамики $Q = A + \Delta U$ количество теплоты отрицательно, газ теплоту отдает.
В процессе 3–4 зависимость давления от объема обратно пропорционально (графиком зависимости является гипербола). Следовательно, температура газа не изменяется. При изотермическом сжатии (уменьшении объема) газ совершает отрицательную работу, изменение внутренней энергии $\Delta U = $\frac{3}{2}$ \nu R \Delta T$ = нулю. Из первого закона термодинамики $Q = A + \Delta U$ количество теплоты отрицательно, газ теплоту отдает.
Ответ: в процессе 1–2 получает, в процессах 2–3 и 3–4 отдает.
Правильный ответ:
в процессе 1–2 получает, в процессах 2–3 и 3–4 отдает
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 105927 • Задание №13
Синус предельного угла полного внутреннего отражения на границе стекло — воздух равен $дробь: числитель: 8, з...
ID 167305 • Задание №11
Произошла следующая ядерная реакция: $\ChemForm_5 в степени левая круглая скобка 10 правая круглая скобка B пл...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов | 3
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеется один или несколько из следующих недостатков.
В объяснении не указано или не использованы одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения | 2
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, но в нём не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.
ИЛИ
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи
| 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | 0
Максимальный балл | 3
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов | 3
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеется один или несколько из следующих недостатков.
В объяснении не указано или не использованы одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения | 2
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, но в нём не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.
ИЛИ
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи
| 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | 0
Максимальный балл | 3
🔗 Другие задания линии №21 по предмету Физика:
ID 107284
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате 23 °C на стенке стакана с хол...
ID 107285
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $25 градусовС$ на стенке стак...
ID 107286
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате 29 °C на стенке стакана с хол...
ID 107287
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $25 градусов С$ на стенке ста...
ID 107288
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $29 градусовС$ на стенке стак...