Класс!ная физика



Примеры решения задач по теме: «Первый закон термодинамики»

«Физика - 10 класс»

В большей части задач используется не общая форма первого закона термодинамики, а его различные частные формулировки, применимые к определённым процессам.
Задачи на теплообмен в изолированной системе решаются с помощью уравнения теплового баланса (13.10).

При решении задач надо чётко выделять начальное и конечное состояния системы, а также характеризующие её параметры.


Задача 1.


Во время расширения газа, вызванного его нагреванием, в цилиндре с площадью поперечного сечения S = 200 см2 газу было передано количество теплоты Q = 1,5 • 105 Дж, причём давление газа оставалось постоянным и равным р = 2 • 107 Па.
На сколько изменилась внутренняя энергия газа, если поршень передвинулся на расстояние Δh = 30 см?


Р е ш е н и е.


Согласно первому закону термодинамики в форме (13.12) Q = ΔU + А', где А' = pSΔh — работа, совершённая газом.
Отсюда ΔU = Q - pSΔh = 30 кДж.


Задача 2.


Газ расширяется от объёма V1 до объёма V2 один раз изотермически, другой изобарно и третий адиабатно.
При каком процессе газ совершает большую работу и при каком газу передаётся большее количество теплоты?


Р е ш е н и е.


На диаграмме р—V (рис. 13.10) изобразим все три процесса.




Работа численно равна площади криволинейной трапеции.
Из рисунка очевидно, что работа при изобарном процессе будет максимальной, при адиабатном минимальной, т. е. A'1 - 2' > A'1—2 > A1—2".

Температура газа в состоянии 2' больше, чем в состоянии 2, а температура в состоянии 2 больше, чем в состоянии 2" (Т2' > Т2 > Т2").
В этом легко убедиться, начертив изотермы, проходящие через точки 2' и 2".
При процессе 1—2' изменение внутренней энергии AU > 0, при процессе 1—2 ΔU = 0.
Очевидно, что поскольку Q = ΔU + А' (первый закон термодинамики), то Q1-2' > Q2 - 2 > Q1- 2" (Q1 - 2" = 0).


Задача 3.


Пусть азот нагревается при постоянном давлении.
Зная, что масса азота m = 280 г, количество затраченной теплоты Q = 600 Дж и удельная теплоёмкость азота при постоянном объёме cv = 745 Дж/(кг • К), определите, на сколько повысилась температура азота.
Молярная масса азота М = 0,028 кг/моль.


Р е ш е н и е.


Согласно первому закону термодинамики Q = ΔU + А'.

Изменение внутренней энергии ΔU = cvmΔT.

Работа при изобарном процессе А' = pΔV = (m/M)RΔT.

Следовательно, Q = mΔT(cv + R/M), откуда


Источник: «Физика - 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский




Основы термодинамики. Тепловые явления - Физика, учебник для 10 класса - Класс!ная физика

Насыщенный пар --- Давление насыщенного пара --- Влажность воздуха --- Примеры решения задач по теме «Насыщенный пар. Влажность воздуха» --- Кристаллические тела --- Аморфные тела --- Внутренняя энергия --- Работа в термодинамике --- Примеры решения задач по теме «Внутренняя энергия. Работа» --- Количество теплоты. Уравнение теплового баланса --- Примеры решения задач по теме: «Количество теплоты. Уравнение теплового баланса» --- Первый закон термодинамики --- Применение первого закона термодинамики к различным процессам --- Примеры решения задач по теме: «Первый закон термодинамики» --- Второй закон термодинамики --- Статистический характер второго закона термодинамики --- Принцип действия тепловых двигателей. Коэффициент полезного действия (КПД) тепловых двигателей --- Примеры решения задач по теме: «КПД тепловых двигателей»



Устали? - Отдыхаем!

Вверх