Занятие 13 Термодинамика Задача 1 Газ совершил работу 10 Дж и получил количество теплоты 6 Дж. Как изменилась его внутренняя энергия? Ответ: на Дж.

Транскрипт

1 Занятие 13 Термодинамика Задача 1 Газ совершил работу 10 Дж и получил количество теплоты 6 Дж. Как изменилась его внутренняя энергия? на Дж. Задача 2 В адиабатном процессе идеальный одноатомный газ совершил работу 300 Дж. Как изменилась внутренняя энергия газа? на Дж. Задача 3 При изотермическом сжатии идеального одноатомного газа выделилось 300 Дж тепла. Это означает, что 1) Газ совершил работу 600 Дж 2) Газ совершил работу 300 Дж 3) Работы в этом процессе не было 4) Над газом совершили работу 300 Дж 5) Над газом совершили работу 600 Дж Задача 4 Внутренняя энергия идеального одноатомного газа увеличилась на 200 Дж и газу сообщили 500 Дж тепла. Это означает, что 1) Газ совершил работу 700 Дж 2) Газ совершил работу 300 Дж 3) Работы в этом процессе не было 4) Над газом совершили работу 300 Дж 5) Над газом совершили работу 700 Дж Задача 5 Как меняется внутренняя энергия тела при его охлаждении? Выберите ДВА верных утверждения: 1) Увеличивается, если работа не совершается. 2) Может как увеличиваться, так и уменьшаться, если работают внешние силы. 3) У газообразных тел увеличивается, у твёрдых и жидких тел не изменяется. 4) У газообразных тел не изменяется, у жидких и твёрдых уменьшается. 5) Уменьшается, если работает само тело.

2 Задача 6 На графике изображён цикл с идеальным газом неизменной массы. На каком участке графика работа равна нулю? Задача 7 Какую работу совершает газ при переходе из состояния 1 в состояние 3? кдж. Задача 8 На рисунке показан цикл для 1 моля гелия, при этом р2 = 2 р1. Работа газа на участке 2-3 равна 600 Дж. Чему равна работа газа за цикл? _ Дж.

3 Задача 9 Вычислите работу газа при совершении им кругового процесса a-b-c-d-a, который изображён на графике (см. рис.) _ кдж. Задача 10 Идеальный газ совершает процесс a-b-c-d, изображённый на графике (см. рис.). Найдите полную работу газа при переходе из начального в конечное состояние. _ Дж. Задача 11 Выберите ДВА параметра, которым определяется внутренняя энергия идеального одноатомного газа: 1) Давление. 2) Объём. 3) Количество вещества. 4) Количество теплоты. 5) Температура. Задача 12 В топке теплового двигателя при сжигании топлива за один цикл выделились количество теплоты, равное 50 кдж. Коэффициент полезного действия двигателя 20%. Какую работу совершил двигатель за цикл? _ кдж.

4 Задача 13 Тепловая машина за цикл получает от нагревателя 50 Дж тепла и совершает полезную работу 100 Дж. Чему равен КПД тепловой машины? _. Задача 14 В камере сгорания ракетного двигателя температура равна 3000 К. Коэффициент полезного действия при этом теоретически может достигнуть значения 70%. Определите температуру газовой струи, вылетающей из сопла двигателя. _ К. Задача 15 Температура нагревателя теплового двигателя Карно +227⁰С, а температура холодильника +27⁰С. Рабочее тело двигателя за цикл совершает работу 10 кдж. Какое количество теплоты получает рабочее тело от нагревателя за один цикл? _ кдж. Задача 16 КПД идеальной тепловой машины, работающей по циклу Карно, равен 60%. Если температуру нагревателя увеличить в 2 раза, а температуру холодильника уменьшить в 2 раза, каким станет КПД такой машины? _ %. Задача 17 Тепловая машина, использующая идеальный одноатомный газ, работает по замкнутому циклу, изображённому на рv-диаграмме. Каков КПД машины? _ %.

5 Задача 18 На рисунке показан процесс изменения состояния одного моля одноатомного идеального газа (U внутренняя энергия газа; р давление газа). Как изменяются в ходе этого процесса физические величины: Объём газа Температура газа Теплоёмкость газа Для каждой величины определите соответствующий характер изменения и запишите в таблицу выбранные цифры. Цифры в ответе могут повторяться. 1) Увеличилась 2) Уменьшилась 3) Не изменилась Задача 19 На рисунке изображено изменение состояния 1 моля идеального одноатомного газа. Начальная температура газа +27 С. Какое количество теплоты сообщено газу в этом процессе? Задача 20 В вертикальном цилиндре с гладкими теплоизолированными стенками, открытом сверху, под поршнем массой М = 10 кг и площадью сечения S = 70 см 2 находится идеальный одноатомный газ. В начальный момент температура газа равна температуре окружающего воздуха, который находится при нормальных условиях. Поршень покоится на высоте h = 10 см, опираясь на выступы (см. рис.). Если газу сообщить количество теплоты Q = 0,5 кдж, то на какой высоте H окажется нижняя сторона поршня в результате медленного расширения газа?

6 Задача 21 Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре Т1 = 600 К и давлении р1 = Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его давление при расширении обратно пропорционально квадрату объёма. Конечный объём газа вдвое больше начального. Какую работу совершил газ при расширении, если он отдал холодильнику Q = 1247 Дж теплоты? Задача 22 В сосуде объёмом V = 0,02 м 3 с жёсткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью S, заткнутое пробкой. Максимальная сила трения покоя F пробки о края отверстия равна 100 Н. Пробка выскакивает, если газу передать количество теплоты не менее 15 кдж. Определите значение S, полагая газ идеальным. Задача 23 В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа 400 кпа. Расстояние от дна сосуда до поршня 30 см. Площадь поперечного сечения поршня 25 см 2. В результате медленного нагревания газа поршень сдвинулся на расстояние 10 см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной 3 кн. Какое количество теплоты получил газ в этом процессе? Считать, что сосуд находится в вакууме. Задача 24 В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом подвижным поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Площадь поперечного сечения поршня 25 см 2. Трение между поршнем и стенками сосуда пренебрежимо мало. В процессе медленного охлаждения от газа отведено 75 Дж теплоты. При этом поршень передвинулся на расстояние 10 см. Чему равно давление окружающего воздуха? Задача 25 В цилиндр закачивается воздух со скоростью 0,002 кг/с. В верхнем торце цилиндра есть отверстие площадью 5 см 2, закрытое предохранительным клапаном. Клапан удерживается в закрытом состоянии невесомым стержнем длиной 0,5 м, который может свободно поворачиваться вокруг оси в точке А (см. рис.). Расстояние АВ равно 0,1 м. К свободному концу стержня подвешен груз массой 2 кг. Клапан открывается через 580 с работы насоса, если в начальный момент времени давление воздуха в цилиндре было равно атмосферному. Температура воздуха в цилиндре и снаружи не меняется и равна 300 К. Определите объём цилиндра.

7 Закрепление 1) Масса газа в сосуде не менялась, а его состояние менялось в соответствии с графиком (см. рис.). В процессе опыта газ совершил работу, равную 2 кдж, и в конечном счёте вернулся в исходное состояние. Следовательно, газ 1) Получил извне количество теплоты, которое на 2 кдж больше, чем отданное газом окружающей среде. 2) Получил извне количество теплоты 4 кдж. 3) Отдал окружающей среде количество теплоты 2 кдж. 4) Не получил извне и не отдал теплоту окружающей среде. _.