Нагреваемый при постоянном давлении одноатомный газ совершил работу 400 дж: нагреваемый при постоянном давлении идеальный одноатомный газ совершил работу 400 дж,какое

Административная контрольная работа по физике 10 класс

Административная контрольная работа по физике в 10 классе по темам:

Вариант №1.

Задача №1.

Тело массой 0,7кг скатывается с вершины наклонной плоскости длиной 1м и углом наклона при вершине 30Определите силу тяги и работу силы тяжести, если ускорение 4м/, а коэффициент трения 0,2.

Задача №2.

Нагреваемый при постоянном давлении идеальный одноатомный газ совершил работу 400Дж. Какое количество теплоты было передано газу?

Задача №3.

Температура нагревателя идеальной тепловой машины 500К. Температура холодильника 400К. Определить КПД цикла Карно и полезную мощность машины, если нагреватель совершает работу 1,67 кДж в секунду.

Задача №4

Два шарика связаны нитью лежат на плоскости. Заряд каждого шарика 3нКл, масса 10мг. Нить пережигают, шары скользят по плоскости. Коэффициент трения 0,1. Определить расстояние между телами при движении с максимальной скоростью.

Вариант№2

Задача№1.

Автобус массой 4 т трогается с места и на пути 100 м приобретает скорость 20 м/с. Определите силу тяги и работу силы трения , если коэффициент трения 0,4 Начальная скорость равна нулю.

Задача №2.

Какое количество вещества содержится в кислороде , если при давлении 100кПа и массе 0,02кг его объём равен 50. Чему равна температура газа?

Задача №3

Температура нагревателя идеального теплового двигателя 227С, а температура холодильника 27С. Чему равно КПД и количество теплоты ,полученное рабочим телом от нагревателя, если количество теплоты холодильника 5кДж.

Задача №4

Вокруг положительно заряженного шарика с зарядом 2*Кл вращается по круговой орбите радиусом 3*м отрицательно заряженная пылинка массой кг зарядом -2*Кл. Определить ускорение, с которым движется пылинка.

Тема №7281 Ответы к тестам по физике 772 (Часть 6)

Экзаменационное задание по физике 28

1. Пуля вылетает из ствола в горизонтальном направлении со скоростью 800 м/с. На сколько снизится пуля во время полета, если щит с мишенью
находится на расстоянии, равном 400 м? Ускорение свободного падения рав-но 10 м/с2.

А) 0,2 м В) 2 м С) 0,5 м Д) 0,75 м +Е) 1,25 м

2.Жесткость пружины равна 50 Н/м. Если с помощью этой пружины рав-номерно тянуть по полу коробку массы 2 кг, то длина пружины увеличится с 10 до 15 см. Каков коэффициент трения коробки о пол? Ускорение силы тяже-сти равно 10 м/с2.

А) 0,375 В) 0,250 +С) 0,125 Д) 0,100 Е) 0,200
3. Тело обладает кинетической энергией Ек=100 Дж и импульсом
Р=40 кг м/с. Чему равна его скорость?
+А) 5 м/с В) 4 м/с С) 2 м/с Д) 10 м/с Е) 8 м/с

4. Ракета с работающим двигателем зависла над поверхностью Земли. Какова мощность, развиваемая двигателем, если масса ракеты М, а скорость истечения газов из двигателя V? Ускорение силы тяжести g. Изменением массы ракеты за счет истечения газов пренебрегайте.

А) 2MgV +В) 1 MgV С) MgV Д) 1 MgV Е) 4MgV

2 4

5. Из орудия массой 1500 кг вылетает горизонтально снаряд массой 12 кг. Кинетическая энергия снаряда при вылете равна 1,5 МДж. Какую кинетиче-скую энергию получает орудие вследствие отдачи?

А) 1,25 104 Дж В) 1,5 104 Дж +С) 1,2 104 Дж Д) 1,8 104 Дж Е) 2,5 104 Дж

122

6. Масса некоторой планеты в 4 раза больше массы Земли, а ее радиус в 2 раза больше земного. Чему равен период колебаний математического маятника на этой планете, если период его колебаний на Земле равен 1 с?

А) 2 с +В) 1 с С) 1 с Д) 1 с Е) 1 с

2 4 8

7. Газ с концентрацией молекул n и температурой Т оказывает на стенки сосуда давление Р. Какое давление на стенки сосуда оказывает газ с концентра-цией молекул 2n и температурой 2Т?

А) Р В) Р С) 2Р +Д) 4Р Е) Р

2 4

8. Ученик измерил квадрат периода колебаний груза массой 100 г, подве-шенного на некоторой пружине. Он оказался равен 0,1 с2. Насколько растянется данная пружина, если к ней подвешен груз массой 0,1 кг? Ускорение свободно-го падения g=10 м/с2.

А) 30 мм +В) 25 мм С) 20 мм Д) 15 мм Е) 10 мм

9. Направленная горизонтально струя воды бьет в вертикальную стенку. С какой силой струя давит на стенку, если скорость истечения воды V=10 м/с и вода поступает через трубку, имеющую сечение S=4 см2? Считайте, что после удара вода стекает вдоль стенки. Плотность воды =1 г/см3.

А) 4 Н В) 20 Н +С) 40 Н Д) 200 Н Е) 400 Н

10. Некоторое количество гелия расширяется: сначала адиабатно, а затем &ndash изобарно. Конечная температура газа равна начальной. При адиабатном расши-рении газ совершил работу, равную 4,5 кДж. Чему равна работа газа за весь процесс?

А) 7,0 кДж В) 9,0 кДж С) 8,5 кДж Д) 8,0 кДж +Е) 7,5 кДж

11. Прямолинейный проводник длиной 0,5 м, по которому течет постоян-ный ток силой 20 А, находится в однородном магнитном поле с индукцией В=0,25 Тл, и расположен перпендикулярно линиям индукции. При перемеще-нии проводника на 0,1 метра по направлению действия силы Ампера соверша-ется работа, равная &hellip

А) 0 В) 1 Дж +С) 0,25 Дж Д) 5 Дж Е) 0,5 Дж

123

12. Физическая величина, размерность которой можно представить как В2 с , является
Дж

+А) сопротивлением В) ЭДС источника тока

С) удельным сопротивлением Д) силой тока Е) проводимостью

13. Найдите массу выделившейся меди, если для ее получения электроли-тическим способом затрачено W=5 кВт ч электроэнергии. Электролиз прово-дится при напряжении U=10 В, КПД установки =75 %. Электрохимический эквивалент меди k=3,3 10 7 кг/Кл.

А) 490 г В) 475 г С) 460 г +Д) 445 г Е) 430 г

14. Найдите потенциал проводящего шара радиусом 1 м, если на расстоя-нии 2 м от его поверхности потенциал электрического поля равен 20 В.

А) 40 В В) 80 В +С) 60 В Д) 30 В Е) 10 В

15. Определите расстояние между пластинами плоского конденсатора, если между ними приложена разность потенциалов U=150 В, причем площадь каж-дой пластины S=100 см2, ее заряд Q=10 нКл. Диэлектриком служит слюда ( =7). Электрическая постоянная 0=8,85 10 12 Ф/м.

А) 6,29 мм В) 7,29 мм С) 8,29 мм +Д) 9,29 мм Е) 10,29 мм

16. В идеальном электрическом колебательном контуре емкость конденса-тора 2 мкФ, а амплитуда напряжения на нем 10 В. В таком контуре максималь-ная энергия магнитного поля катушки равна

А) 2 Дж В) 10 2 Дж С) 10 3 Дж +Д) 10 4 Дж Е) 20 Дж

17. Какая энергия выделяется при аннигиляции протона и антипротона? Масса покоя протона m. Скорость света в вакууме с.

А) mc 2

2 В) mc2 +С) 2mc2 Д) 2mc Е) mc

18. Линза дает действительное изображение предмета с увеличением Г=3. Предмет находится на расстоянии d=40 см от линзы. Найдите фокусное рас-стояние линзы.

А) 25 см В) 50 см С) 13,3 см +Д) 30 см Е) 60 см

124

19. Скорость частицы V=30 Мм/с. На сколько процентов релятивистская масса движущейся частицы больше массы покоящейся частицы? Скорость све-та в вакууме с=300 тыс. км/с.

А) 0,25 % +В) 0,5 % С) 0,75 % Д) 0,1 % Е) 1 %

20. Максимальное напряжение в колебательном контуре, состоящем из ка-тушки индуктивностью L=5 мкГн и конденсатора емкостью С=13,33 нФ, равно U0=1,2 В. Сопротивление ничтожно мало. Определите максимальное значение магнитного потока, если число витков катушки N=28.

А) 6,6 10 8 Вб +В) 1,1 10 8 Вб С) 2,2 10 8 Вб Д) 4,4 10 8 Вб Е) 8,8 10 8 Вб

Экзаменационное задание по физике 29

1. В реку, скорость течения которой V1=0,7 м/с, из некоторой точки А на берегу у самой воды бросают камень перпендикулярно берегу. Скорость по-верхностных волн в воде V2=2,5 м/с. Через какое время после падения камня волна от него придет в точку А, если камень упал в воду на расстоянии L=9,6 м от берега?

+А) 4 с В) 2 с С) 3 с Д) 5 с Е) верный ответ не указан

2. Канат лежит на столе так, что часть его свешивается со стола и начинает скользить тогда, когда длина свешивающейся части составляет =0,2 его дли-ны. Чему равен коэффициент трения каната о стол?

А) 0,2 +В) 0,25 С) 0,4 Д) 0,75 Е) 0,8

3. При движении корабля в воде сила сопротивления возрастает пропор-ционально квадрату его скорости. Во сколько раз нужно увеличить мощность судового двигателя, чтобы скорость корабля возросла в 3 раза?

А) 30 В) 3 С) 9 Д) 18 +Е) 27

4. Брусок массой m=3 кг движется равномерно по горизонтальной поверх-ности под действием силы, направленной под углом =300 к этой поверхности. Чему равен модуль этой силы, если коэффициент трения между бруском и по-верхностью =0,2? Ускорение свободного падения g=10 м/с2.

+А) 6,2 Н В) 5,2 Н С) 4,2 Н Д) 3,2 Н Е) 1,2 Н

5. Два упругих шара с массами m и M (m M) падают один за другим че-рез очень малый интервал времени с высоты h на массивную стальную плиту.

125

Шар малой массы сталкивается с шаром большой массы сразу после его упру-гого столкновения с плитой. На какую максимальную высоту может подняться шар малой массы после столкновения с другим шаром?

А) h В) 2h С) 3h Д) 4h +Е) 9h

6. Звук распространяется в воде со скоростью V=1 450 м/с. Расстояние ме-жду ближайшими точками, в которых колебания частиц совершаются в проти-вофазе, r=10 см. Какова частота звука?

+А) 7 250 Гц В) 1 450 Гц С) 14 500 Гц Д) 2 900 Гц Е) 725 Гц

7. Как изменится КПД идеальной тепловой машины, если абсолютную температуру нагревателя и холодильника увеличить вдвое?

+А) не изменится В) увеличится в 4 раза С) уменьшится в 4 раза

Д) увеличится в 2 раза Е) уменьшится в 2 раза

8. К двум пружинкам одинаковой жесткости k=50 Н/м, соединенным по-следовательно, подвешен груз массой m=1 кг. Определите период Т собствен-ных колебаний этой системы.

А) 2,06 с В) 1,86 с С) 1,66 с Д) 1,46 с +Е) 1,26 с

9. Человек поднимает за один конец доску массой 40 кг. Какой силой, на-правленной перпендикулярно доске, человек удерживает доску в равновесии, если угол наклона к горизонту 600? Ускорение силы тяжести 10 м/с2.

+А) 100 Н В) 150 Н С) 200 Н Д) 250 Н Е) 400 Н

10. Нагреваемый при постоянном давлении идеальный одноатомный газ совершил работу 400 Дж. Какое количество теплоты было передано газу?

А) 600 Дж В) 800 Дж +С) 1 000 Дж Д) 1 200 Дж Е) 1 400 Дж

11. В однородном магнитном поле, индукция которого равна 0,1 Тл, рав-номерно вращается катушка, состоящая из 100 витков проволоки. Площадь по-перечного сечения катушки 100 см2. Ось вращения катушки перпендикулярна оси катушки и направлению магнитного поля. Угловая скорость вращения ка-тушки равна 10 рад/с. Чему равна максимальная ЭДС, возникающая в катушке?

А) 10 В В) 8 В С) 4 В Д) 2 В +Е) 1 В

126

12. Напряженность электростатического поля измеряют с помощью проб-ного заряда. Если значение этого заряда увеличить в n раз, то модуль напря-женности &hellip

А) увеличится в n раз В) уменьшится в n раз +С) не изменится
Д) увеличится в n2 раз Е) увеличится в раз
n

13. Частица, обладающая зарядом q=1,6 10 19 Кл, движется в однородном магнитном поле индукцией В по круговой орбите радиусом R=3 10 4 м. Значе-ние импульса частицы равно р=2,4 10 22 кг м/с. Чему равна индукция В магнит-ного поля?

А) 4 Тл +В) 5 Тл С) 2,5 Тл Д) 2 Тл Е) 0,4 Тл

14. Двухпроводная медная осветительная линия имеет длину 500 м. Какова плотность тока в проводах, если напряжение на зажимах генератора 110 В, А на зажимах потребителя 105 В? Удельное сопротивление меди =1,7 10 8 Ом м.

А) +В) С) Д) Е)
2,74 105 А/м2 2,94 105 А/м2 2,54 105 А/м2 2,84 105 А/м2 2,64 105 А/м2

15. В медном проводнике объемом V=6 см3 при прохождении по нему по-стоянного тока за время =1 мин выделилась теплота Q=216 Дж. Найдите на-пряженность Е электрического поля в проводнике. Удельное сопротивление меди =1,7 10 8 Ом м.

А) 0,8 В/м В) 0,4 В/м С) 0,2 В/м +Д) 0,1 В/м Е) 0,05 В/м

16. Амплитуда силы тока в контуре I0=1,4 А, а амплитуда напряжения U0=280 В. Найдите силу тока в тот момент времени, когда энергия магнитного поля катушки равна энергии электрического поля конденсатора.

А) 0,4 А В) 0,5 А С) 0,7 А +Д) 1 А Е) 1,2 А

17. Предмет находится на расстоянии 18 см от собирающей линзы с фо-кусным расстоянием 12 см. Определите увеличение изображения.

А) 3 В) 6 С) 4 +Д) 2 Е) 3
2 5 3

18. Тонкая рассеивающая линза создает изображение предмета, находяще-гося в ее фокальной плоскости. Найдите высоту изображения h, если высота предмета Н=2 см.

127

А) 2 см +В) 1 см С) 0,5 см Д) 4 см Е) 0,25 см

19. К зажимам генератора присоединен конденсатор емкостью С=0,1 мкФ. Найдите амплитуду напряжения на зажимах, если амплитуда тока I0=2,2 А. Пе-риод колебаний тока Т=0,2 с.

+А) 0,7 В В) 0,8 В С) 0,9 В Д) 1,0 В Е) 1,1 В

20. Конденсатор емкостью 2 10 5 Ф, заряженный до напряжения 1 кВ, раз-ряжается через катушку сопротивлением R и индуктивностью 0,004 Гн. Через некоторое время конденсатор разрядился до напряжения 600 В, а ток в катушке достиг 20 А. Какое количество тепла выделилось к этому моменту в катушке?

А) 4 Дж В) 4,4 Дж С) 4,8 Дж Д) 5,2 Дж +Е) 5,6 Дж

Экзаменационное задание по физике 30

1. Материальная точка движется прямолинейно с начальной скоростью V0=10 м/с и ускорением а=-5 м/с2. Каков путь, пройденный точкой до останов-ки?

+А) 10 м В) 20 м С) 30 м Д) 0 м Е) верный ответ не указан

2. На гладком столе лежит цепь, свешиваясь у его края на 1 своей длины.
5
Если длина цепи L, а ее масса m, то какая работа требуется, чтобы втянуть све-шивающуюся часть цепи на стол? Ускорение силы тяжести равно g.

А) mgL +В) mgL С) mgL Д) mgL Е) mgL

5 50 10 25 20

3. На гладкой горизонтальной поверхности лежит доска массы М, а на дос-ке &ndash брусок массы m. Коэффициент трения между доской и бруском равен . Ускорение свободного падения g. Брусок начнет соскальзывать с доски, если к ней приложить горизонтальную силу, минимальная величина которой равна &hellip

А) mg +В) (M+m)g С) (M m)g Д) Мg Е) (M+m)g

4. Пуля, летящая со скоростью 140 м/с, попадает в доску и проникает на глубину 6 см. Если пуля в доске двигалась равнозамедленно, то на глубине 3 см ее скорость была равна &hellip

А) 80 м/с В) 120 м/с С) 70 м/с Д) 50 м/с +Е) 100 м/с

128

5. Парашютист, летящий до раскрытия парашюта со скоростью 50 м/с, рас-крывает парашют, и его скорость становится равной 5 м/с. Определите, какой примерно была максимальная сила натяжения строп при раскрытии парашюта. Масса парашютиста 80 кг. Ускорение свободного падения 10 м/с2. Примите, что сила сопротивления пропорциональна скорости.

А) 80 Н В) 800 Н +С) 8 000 Н Д) 4 000 Н Е) 40 000 Н

6. Найдите силу F, отделяющую сливки (плотностью с=0,93 г/см3) от сня-того молока ( м=1,03 г/см3) в расчете на единицу объема, если отделение про-исходит в неподвижном сосуде. Ускорение свободного падения g=9,8 м/с2.

А) 9 800 Н/м3 +В) 980 Н/м3 С) 98 Н/м3 Д) 9,8 Н/м3 Е) 0,98 Н/м3

7. При повышении давления над жидкостью температура ее кипения А) для одних жидкостей повышается, а для других понижается

В) не изменяется С) понижается
+Д) повышается Е) верный ответ не указан

8. Воздушный шар с корзиной массой 210 кг и легкой веревочной лестни-цей свободно завис на высоте 15 м. Из корзины по лестнице спускается человек массой 70 кг. Какой минимальной длины должна быть лестница, чтобы чело-век, ступив на последнюю ступеньку, коснулся земли? Сопротивление воздуха не учитывайте. Корзину с шаром и человека считайте материальными точками.

А) 15 м В) 25 м С) 5 м Д) 40 м +Е) 20 м

9. Каково давление азота, если средняя квадратичная скорость его молекул 500 м/с, а его плотность 1,35 кг/м3? Молярная масса азота 28 г/моль.

А) 107,3 кПа +В) 112,5 кПа С) 120,1 кПа Д) 125,7 кПа Е) 130,8 кПа

10. Груз массой m прикрепили к нижнему концу недеформированной пру-жины жесткостью k и отпустили. Какой будет амплитуда колебаний, если к грузу в нижней точке траектории без толчка прикрепить груз такой же массы?

mg 2mg mg +Е) 0
А) В) С) Д) mg 2
k k 2k
k

11. Возможно ли, чтобы два одноименно заряженных проводника притяги-вались?
А) невозможно ни при каких условиях В) возможно при любых условиях

129

С) возможно, если заряды проводников равны +Д) возможно, если заряд одного проводника много больше заряда
другого проводника Е) верный ответ не указан

12. Какого диаметра нужно выбрать медный провод, чтобы при допусти-мой плотности тока в 1 А/мм2 сила тока в нем была 314 А?

А) 2 мм +В) 2 см С) 1 см Д) 1 мм Е) 5 мм

13. По алюминиевому проводу сечением S=0,2 мм2 течет ток I=0,2 А. Оп-ределите силу, действующую на отдельные свободные электроны со стороны электрического поля. Удельное сопротивление алюминия =26 нОм м. Элемен-тарный заряд е=1,6 10 19 Кл.

+А) В) С) Д) Е)
4,16 10 21 Н 4,84 10 21 Н 5,25 10 21 Н 6,4 10 21 Н 8,15 10 21 Н

14. Радиусы окружностей, по которым движутся -частица (R ) и протон (Rp) (m =4mp, q =2qp), влетевшие в однородное магнитное поле перпендику-лярно вектору магнитной индукции с одной и той же скоростью (V =Vp), соот-носятся как:

А) R =4Rp В) R = 1 Rp С) R =Rp +Д) R =2Rp Е) R = 1 Rp

4 2

15. Электрон влетает в область однородного магнитного поля индукцией В=0,01 Тл со скоростью V=1 000 км/с перпендикулярно линиям магнитной ин-дукции. Какой путь он пройдет к тому моменту времени, когда вектор его ско-рости повернется на угол, равный 10? Элементарный заряд е=1,6 10 19 Кл, масса электрона m=9,1 10 31 кг.

А) 1 10 4 м В) 5 10 5 м +С) 1 10 5 м Д) 1 10 3 м Е) 5 10 3 м

16. Мощность электромагнитного излучения с единицы поверхности голу-бой звезды больше аналогичной величины для желтой звезды в 16 раз. Во сколько раз температура голубой звезды больше температуры желтой?

А) в 32 раза В) в 16 раз С) в 8 раз Д) в 4 раза +Е) в 2 раза

17. Определите работу выхода электронов из серебра, если фотоэффект на-чинает наблюдаться при длине волны падающего света 261 нм. Постоянная Планка 4,136 10 15 эВ с. Скорость света в вакууме 300 000 км/с.

130

А) 3,75 эВ В) 4,0 эВ С) 4,25 эВ Д) 4,5 эВ +Е) 4,75 эВ

18. Для определения длины световой волны использовали дифракционную решетку с периодом d. На экране максимум первого порядка отстоит от цен-трального на расстоянии l. Экран отстоит от решетки на расстоянии L. Опреде-лите длину световой волны .

А) d    l    В) d        L        С) d        L2    l2        +Д) d        l        Е) d        L2    l2    
    L                                                                        
                L2   l2                                L2   l2                l    
                                L                                        

19. Если в идеальном колебательном контуре, имеющем частоту свобод-ных колебаний 200 кГц, конденсатор емкостью 10 нФ заменить другим конден-сатором емкостью 2,5 нФ, то частота свободных колебаний контура станет рав-ной …

А) 50 кГц    В) 100 кГц    С) 200 кГц    +Д) 400 кГц    Е) 800 кГц

20. Определите период полураспада радона, если за 1 сутки из 1 миллиона атомов распадается 175 000 атомов.

+А) 3,6 суток    В) 2,7 суток    С) 3,9 суток    Д) 3 суток    Е) 3,3 суток

Экзаменационное задание по физике 31

1. Жесткость одной пружины k. Какова жесткость системы из двух таких пружин, соединенных параллельно?

+А) 2k    В) 4k    С)    1    k    Д)    1    k    Е) k
                                
        2        4        
2. При выстреле из винтовки массой    m=5 кг вылетает пуля со скоро-
стью V1=500 м/с. Определите массу пули, если скорость винтовки при отдаче
V2=1 м/с.                                
А) 2,5 г    В) 5 г    С) 7,5 г    +Д) 10 г    Е) 12,5 г

3. С аэростата сбросили два шарика одинакового объема 40 см3, один алю-миниевый ( а=2 700 кг/м3), другой – железный ( ж=7 800 кг/м3). Шарики соеди-нены длинной тонкой нерастяжимой и невесомой нитью. Найдите натяжение нити после того, как из-за сопротивления воздуха движение шариков станет ус-тановившимся. Ускорение силы тяжести 10 м/с2.

А) 0,51 Н    +В) 1,02 Н    С) 2,04 Н    Д) 4,08 Н    Е) верный от-
                вет не указан
 

131
 
4. При скорости ветра, равной 10 м/с, капли дождя падают под углом 300 к вертикали. При какой скорости ветра капли будут падать под углом 600 к вер-тикали?

А) 35 м/с    +В) 30 м/с    С) 25 м/с    Д) 20 м/с    Е) 15 м/с

5. Через неподвижный блок перекинута веревка, к одному из концов кото-рой привязан груз массой m1=64 кг. На другом конце повис человек массой m2=65 кг, который, выбирая веревку, поднимает груз, оставаясь при этом на одном и том же расстоянии от пола. Через какое время t груз будет поднят на высоту h=3,2 м? Массой веревки и блока пренебрегайте. Ускорение силы тяже-
сти g=10 м/с2.

+А) 6,4 с    В) 8 с    С) 36 с    Д) 7,2 с    Е) 10 с

6. При температуре Т0 и давлении Р0 идеальный газ, взятый количеством вещества 1 моль, занимает объем V0. Чему равен объем газа, количество веще-ства которого равно 2 моль, при том же давлении Р0 и температуре 2Т0?

А) V0    В) 2V0    +С) 4V0    Д) 8V0    Е)    1    V0
                        
                2    

7. Приподнять камень, погруженный в воду, легче, чем приподнять такой же камень на суше. Это объясняется тем, что:

А) плотность камня в воде меньше, чем в воздухе В) ускорение свободного падения в воде меньше, чем в воздухе
+С) давление воды на нижнюю поверхность камня больше, чем на верхнюю его поверхность

Д) плотность воды у нижней поверхности камня больше, чем у верхней его поверхности

Е) на камень в воде не действует атмосферное давление

8. Материальная точка массой m=50 г совершает гармонические колебания согласно уравнению х=0,1cos 3π t , м. Определите полную энергию Е точки.
2

А) 4,44 мДж    +В) 5,55 мДж    С) 6,66 мДж    Д) 7,77 мДж    Е) 8,88 мДж

9. Когда в стакан с теплой водой массой 200 г при 75 0С опустили ложку, имевшую температуру 10 0С, температура воды понизилась до 70 0С. Чему рав-на теплоемкость ложки? Удельная теплоемкость воды равна 4,2 кДж/(кг К). Те-плоемкостью стакана пренебрегайте.
 

132
 
+А) 70 Дж/К    В) 55 Дж/К    С) 60 Дж/К    Д) 65 Дж/К    Е) 75 Дж/К

10. Расстояние между гребнями волн в море =5 м. При встречном движе-нии катера волна за 1 с ударяет о корпус катера N1=4 раза, а при попутном – N2=2 раза. Найдите во сколько раз скорость катера больше скорости волны.

А) 2 раза    В) 2,5 раза    +С) 3 раза    Д) 3,5 раза    Е) 4 раза

11. Определите, за какое время в проводнике сопротивлением R=5 Ом при силе тока I=2 А выделится количество теплоты Q=5 кДж.

А) 25 с    В) 40 с    С) 500 с    +Д) 250 с    Е) 400 с

12. Если заряженная частица, имеющая импульс р, движется в однородном магнитном поле с индукцией В по окружности радиуса R, то заряд этой части-цы равен …

А) рВ2 R    В) рВR    +С)    р    Д)    p    Е) рВ R2
            ВR        B2πR    
                        

13. Найдите сопротивление R медной проволоки, масса которой m=1 кг, а площадь поперечного сечения S=0,1 мм2. Плотность меди D=8,9 г/см3, ее удельное сопротивление =0,017 мкОм м.

А) 171 Ом    В) 181 Ом    +С) 191 Ом    Д) 201 Ом    Е) 211 Ом

14. Электрон (m=9,1 10 31 кг, q=-1,6 10 19 Кл), двигавшийся со скоростью V=5 106 м/с, влетает в параллельное его движению электрическое поле напря-женностью Е=1 кВ/м. Какое расстояние пройдет электрон в этом поле до мо-мента остановки?

А) 4,7 см    В) 47 см    С) 71 см    +Д) 7,1 см    Е) 0,71 см

15. Две заряженные непроводящие и вертикально расположенные парал-лельные пластины находятся на расстоянии d, равном 5 см друг от друга. На-пряженность поля между ними Е=104 В/м. Между пластинами на равном рас-стоянии от каждой помещен шарик, имеющий заряд q=10 5 Кл и массу m=20 г. После того, как шарик отпустили, он начал падать. Через какое время t шарик ударится об одну из пластин?

А) 0,25 с    В) 0,5 с    +С) 1 с    Д) 2 с    Е) 4 с
 

133
 
16. Ядро изотопа 92U235, поглощая нейтрон, испытывает деление на два бо-лее легких ядра (осколка) с испусканием двух нейтронов. Если одним из оскол-ков является ядро цезия 55Cs140, то другой осколок представляет собой ядро …

А) 6С12    В) 38Sr85    С) 40Zr94    Д) 56Ва140    +Е) 37Rb94

17. Кем было экспериментально доказано существование электромагнит-ных волн?

+А) Герцем    В) Максвеллом    С) Эдисоном    Д) Поповым    Е) Маркони

18. Оцените длину волны фотона, обладающего энергией, равной средней

кинетической энергии молекулы газа при температуре 104 К. Постоянные Больцмана k=1,38 10 23 Дж/К, Планка h=6,63 10 34 Дж с.

А)  10 2 м    В)  10 4 м    +С)  10 6 м    Д)  10 8 м    Е)  10 10 м

19. В цепь переменного тока включены последовательно активная нагрузка сопротивлением 3 Ом, катушка с индуктивным сопротивлением 2 Ом и конден-сатор с емкостным сопротивлением 6 Ом. Каково полное сопротивление элек-трической цепи?

А) 11 Ом    В) 7 Ом    +С) 5 Ом    Д) 1 Ом    Е)   41 Ом

20. На рассеивающую линзу падает сходящийся пучок лучей. После про-хождения через линзу лучи пересекаются в точке, лежащей на расстоянии 15 см от линзы. Если линзу убрать, то точка пересечения переместится на 5 см ближе к линзе. Определите оптическую силу линзы.

А)  6,6 дптр    В)  4,4 дптр    С)  5,5 дптр    +Д)  3,3 дптр    Е)  2,2 дптр
            Экзаменационное задание по физике 32    
1. Какая    из  перечисленных    ниже  физических  величин  имеет  раз-
    кг м2                
мерность            .                
    с2                        
                            
А) импульс    +В) момент силы        С) скорость    Д) сила    Е) ускорение

2. Камень соскользнул с горки высотой h и остановился у ее подножия. Ка-кую работу необходимо совершить, чтобы по той же траектории вернуть ка-мень в исходную точку на горке?

А) mgh    +В) 2mgh    С) 3mgh    Д) 4mgh    Е) 8mgh
 

134
 
3. С каким ускорением стартует ракета массой m, если скорость истечения газов относительно ракеты U, а секундный расход топлива ? Ускорение сво-бодного падения g.

А)    μU    В)    μU  mg    +С)    μU  mg    Д) g    Е) 0
    m        m        m        
                            

4.    Если линейная скорость точки, лежащей на ободе вращающегося колеса,

в    2,5 раза больше линейной скорости точки, лежащей на 3 см ближе к оси коле-са, то радиус колеса равен …

А) 3 см    +В) 5 см    С) 2,5 см    Д) 15 см    Е) 7,5 см

5. Пуля, летящая со скоростью V0, пробивает несколько одинаковых досок равной толщины и расположенных вплотную друг к другу. В какой по счету доске застрянет пуля, если скорость ее после прохождения первой доски
V1=0,8V0?

А) 6    В) 4    С) 2    Д) 5                    +Е) 3
                    π    t    π
6. Уравнение движения точки дано в виде х=12sin                    , см. Найдите
        2        4    
максимальную скорость точки.                            
                            
А) 17,2 см/с    В) 17,6 см/с    С) 18 см/с    Д) 18,4 см/с        +Е) 18,8 см/с

7. Объем водорода, взятого в количестве вещества 3 моль, в сосуде при температуре 300 К и давлении Р1 равен V1. Чему равен объем кислорода, взято-го в количестве вещества 3 моль, в сосуде при той же температуре и том же давлении? Молярные массы водорода 2 г/моль, кислорода – 32 г/моль.

+А) V1    В) 8V1    С) 16V1    Д) 24V1    Е)    1    V1
                        
                8    

8. Два шара одинакового объема, полностью находящиеся в жидкости, со-единены нитью и опускаются равномерно и вертикально один над другим. Пренебрегая силами сопротивления жидкости, определите силу натяжения нити, если массы шаров равны 1,6 кг и 2 кг. Ускорение свободного падения
10 м/с2.

+А) 2,0 Н    В) 2,5 Н    С) 3,2 Н    Д) 4,0 Н    Е) 36 Н
 

135
 
9. Максимальная скорость груза массой 0,1 кг, совершающего вертикаль-ные колебания на пружине, равна 5 м/с. Определите амплитуду колебаний, если для растяжения пружины на 2 см требуется сила в 20 Н.

А) 1 см    В) 2 см    С) 3 см    Д) 4 см    +Е) 5 см

10. Горизонтально расположенный закрытый цилиндрический сосуд длины 0,6 м с гладкими стенками, разделенный на две части легким теплонепрони-цаемым поршнем, заполнен идеальным газом. В начальный момент объем ле-вой части сосуда вдвое больше объема правой, а температура газа в обеих час-тях одинакова. Если температуру газа в правой части увеличить вдвое, а в ле-вой поддерживать постоянной, то поршень переместится на …

А) 5 см    +В) 10 см    С) 15 см    Д) 20 см    Е) 25 см

11. Если заряженная частица, заряд которой q, движется в однородном магнитном поле с индукцией В по окружности радиуса R, то модуль импульса частицы равен …

А)    B    В)    qB    +С) qBR    Д)    qR    Е)    R
    qR        R            B        qB
                                

12. На сколько равных частей надо разделить проводник, имеющий сопро-тивление R=49 Ом, чтобы сопротивление его частей, соединенных параллель-но, было равно r=1 Ом?

А) 49    В) 25    С) 24    +Д) 7    Е) 14

13. Замкнутый проводник в виде квадрата общей длиной L, сопротивлени-ем R расположен в горизонтальной плоскости. Проводник находится в верти-кальном магнитном поле с индукцией В. Какое количество электричества q протечет по проводнику, если, потянув за противоположные углы квадрата, сложить проводник вдвое?

А)    B    L2    В)    R  L 2    С)    R  L 2    Д)    B  L 2    +Е)    B  L 2
                                        
    R                                                                                
                                                                                    
            B  2        B  4        R  2        R  4
                                        

14. Время, которое потребуется электрону, влетевшему со скоростью V в однородное электрическое поле с напряженностью Е параллельно силовым ли-ниям, до полной остановки равно (масса электрона m, элементарный заряд ра-вен е) …
 

136
 
А)    mV2    В)    2mV    +С)    mV    Д)    mV    Е)    mV2
            eE        eE        eE2        
    2eE                                eE
                                    

15. Полезная мощность, выделяемая во внешней части цепи, достигает наибольшего значения 5 Вт при силе тока 5А. Найдите ЭДС источника тока.

+А) 2В    В) 3 В    С) 2,5 В    Д) 5 В    Е) 10 В

16. Ядро тяжелого элемента 93Х234 захватило электрон из внутренней элек-тронной оболочки атома и затем испустило альфа-частицу. В результате этих превращений образовалось ядро …

А) 91Y232    В) 90Y232    С) 92Y231    Д) 91Y230    +Е) 90Y230

17. Электропечь, сопротивление которой 20 Ом, питается от генератора переменного тока. Определите количество теплоты, выделяемое печью за 0,5 часа, если амплитуда силы тока 5 А.

А) 3 105 Дж    В) 4 105 Дж    +С) 4,5 105 Дж    Д) 5 105 Дж    Е) 6,5 105 Дж

18. При непрерывном облучении шарика радиусом 1,0 см фотонами с энер-гией, превышающей вдвое работу выхода материала шарика, и установившемся на шарике электрическом заряде q=1 10 12 Кл работа выхода равна (электриче-ская постоянная 0=8,85 10 12 Ф/м):

А) 0,7 эВ    В) 0,8 эВ    +С) 0,9 эВ    Д) 1 эВ    Е) 1,1 эВ

19. В цепь переменного тока частотой =50 Гц последовательно включены резистор сопротивлением R=628 Ом и катушка индуктивностью L. При этом
между колебаниями напряжения и силы тока наблюдается сдвиг по фазе    = π .
4
Какова индуктивность катушки?

+А) 2 Гн    В) 1 Гн    С) 1,57 Гн    Д) 0,2 Гн    Е) 0,5 Гн

20. Два взаимно перпендикулярных луча падают из воздуха на поверхность жидкости. Если при этом один луч преломляется под углом =360, а другой под углом =200, то показатель преломления жидкости равен

А) 1,6    В) 1,4    С) 1,3    Д) 1,7    +Е) 1,5

Теплоемкость газа

Теплоемкость чего-либо говорит нам, сколько тепла требуется, чтобы поднять определенное его количество на один градус. Для газа мы можем определить молярную теплоемкость C — тепло, необходимое для повышения температуры 1 моля газа на 1 К.

Q = нКДТ

Значение теплоемкости зависит от того, добавляется ли тепло при постоянном объеме, постоянном давлении и т. Д. Вместо определения всего набора молярных теплоемкостей давайте сосредоточимся на C _V , теплоемкости при постоянном объеме, и C _P , теплоемкость при постоянном давлении.

Теплоемкость при постоянном объеме

Q = нКл _В ΔT

Для идеального газа применение первого закона термодинамики говорит нам, что тепло также равно:

Q = ΔE _int + W, хотя W = 0 при постоянном объеме.

Для одноатомного идеального газа мы показали, что ΔE _int = (3/2) nRΔT

Сравнение двух наших уравнений

Q = nC _V ΔT и Q = (3/2) nRΔT

мы видим, что для одноатомного идеального газа:

С _В = (3/2) R

Для двухатомных и многоатомных идеальных газов получаем:

двухатомный: C _V = (5/2) R

многоатомный: C _V = 3R

Это дополнительные 2 или 3 вклада во внутреннюю энергию от вращений.

Потому что Q = ΔE _int при постоянном объеме изменение внутренней энергии всегда можно записать:

ΔE _внутр = n C _В ΔT

Теплоемкость при постоянном давлении

Для идеального газа при постоянном давлении для достижения такого же изменения температуры требуется больше тепла, чем при постоянном объеме. При постоянном объеме все добавленное тепло идет на повышение температуры. При постоянном давлении часть тепла уходит на работу.

Q = нКл _P ΔT

Для идеального газа применение первого закона термодинамики говорит нам, что тепло также равно:

Q = ΔE _внутр + W

При постоянном давлении W = PΔV = nRΔT

Для одноатомного идеального газа, где ΔE _int = (3/2) nRΔT, получаем:

Q = (3/2) nRΔT + nRΔT = (5/2) nRΔT

Итак, для одноатомного идеального газа:

C _P = (5/2) R

Для двухатомных и многоатомных идеальных газов получаем:

диатомный: C _P = (7/2) R

многоатомный: C _P = 4R

Соотношение C

Оказывается, соотношение удельных теплоемкостей является важным числом.Для обозначения отношения используется символ γ. Для одноатомного идеального газа имеем:

γ = C _P / C _V = [5R / 2] / [3R / 2] = 5/3

страница не найдена — Williams College

Освоение физических решений Глава 18 Законы термодинамики

Освоение физических решений Глава 18 Законы термодинамики

Освоение физических решений

Глава 18 Законы термодинамики Q.1CQ
Если двигатель имеет заднюю передачу. делает ли это обратимым?
Решение:
Если двигатель работает на задней передаче, не может быть реверсирован при трении.

Глава 18 Законы термодинамики Q.1P
CE Приведите изменение внутренней энергии системы, если (a) W = 50 Дж, Q = 50 Дж; (б) W = -50 Дж, Q = -50 Дж; или (c) W = 50 Дж, Q = -50 Дж.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.2CQ
Температура вещества фиксируется. Может ли тепло поступать (а) внутрь или (б) из этой системы? В каждом случае объясните, если ваш ответ отрицательный. Если ваш ответ утвердительный, приведите конкретный пример.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.2P
CE Газ расширяется, выполняя 100 Дж работы. Сколько тепла нужно добавить к этой системе, чтобы ее внутренняя энергия увеличилась на 200 Дж?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.3CQ
Вещество имеет теплоизоляцию, поэтому тепло не может течь между ним и окружающей средой. Может ли температура этого вещества (а) повышаться или (б) понижаться? В каждом случае объясните, если ваш ответ отрицательный. Если ваш ответ утвердительный, приведите конкретный пример.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.3P
Пловец выполняет 6,7 × 105 Дж работы и выделяет 4,1 × 105 Дж тепла во время тренировки.Определите ∆U, W и Q для пловца.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.4CQ
К веществу добавляется тепло. Можно ли сделать вывод о повышении температуры вещества? Дайте объяснение, если ваш ответ отрицательный. Если ваш ответ утвердительный, приведите конкретный пример.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.4P
Когда к одному молю идеального одноатомного газа добавляется 1210 Дж тепла, его температура повышается с 272 K до 276 K.Найдите работу, проделанную газом во время этого процесса.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.5CQ
Температура вещества повышается. Можно ли сделать вывод, что к веществу добавлено тепло? Дайте объяснение, если ваш ответ отрицательный. Если ваш ответ утвердительный, приведите конкретный пример.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.5P
На систему действуют три различных процесса.(a) В процессе A в системе выполняется 42 Дж работы и в систему добавляется 77 Дж тепла. Найдите изменение внутренней энергии системы. (b) В процессе B система выполняет 42 Дж работы, и в систему добавляется 77 Дж тепла. Каково изменение внутренней энергии системы? (c) В процессе C внутренняя энергия системы уменьшается на 120 Дж, в то время как система выполняет 120 Дж работы с окружающей средой. Сколько тепла было добавлено в систему?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.6CQ
Существуют ли термодинамические процессы, в которых все тепло, поглощаемое идеальным газом, полностью уходит на механическую работу? Если да, приведите пример.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.6P

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.7CQ
Можно ли полностью преобразовать заданное количество механической работы в тепло? Объяснять.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.7P
· · Баскетболист выполняет 2,43 × 105 Дж работы во время игры и испаряет 0,110 кг воды. Предполагая, что скрытая теплота потоотделения составляет 2,26 × 106 Дж / кг (то же, что и для воды), определите (а) изменение внутренней энергии игрока и (б) количество питательных калорий, которые игрок преобразовал в работу и тепло. .
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.8CQ
Идеальный газ содержится в изолированном контейнере при температуре T.Изначально весь газ находится в одной половине контейнера с перегородкой, отделяющей газ от другой половины контейнера, которая представляет собой вакуум. Если перегородка разорвется, и газ расширится, чтобы заполнить весь контейнер, какова его конечная температура?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.8P
IP Один моль идеального одноатомного газа изначально имеет температуру 263 К. (a) Найдите конечную температуру газа, если к нему добавить 3280 Дж тепла и он выполняет 722 Дж работы.(б) Предположим, что количество газа увеличено вдвое до двух моль. Конечная температура, указанная в части (а), повышается, понижается или остается неизменной? Объяснять.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.9CQ
Какие из следующих процессов приблизительно обратимы? (а) Зажигание спички. (b) Толкание блока вверх по наклонной плоскости без трения. (c) Жарка яйца. (d) Плавание из одного конца бассейна в другой. (e) Небольшое растяжение пружины.(f) Написание отчета для класса.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.9P
· · IP Энергия из бензина При сжигании галлона бензина выделяется 1,19 × 108 Дж внутренней энергии. Если определенному автомобилю требуется 5,20 × 1,05 Дж работы, чтобы проехать одну милю, (а) сколько тепла выделяется в атмосферу на каждую милю, если предположить, что автомобиль проходит 25,0 миль на галлон? (б) Если количество миль на галлон автомобиля увеличивается, увеличивается, уменьшается или остается неизменным количество тепла, выделяемого в атмосферу? Объяснять.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.10CQ
Какой закон термодинамики будет нарушен, если тепло будет спонтанно течь между двумя объектами с одинаковой температурой?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.10P
Цилиндр содержит 4,0 моля одноатомного газа при начальной температуре 27 ° C. Газ сжимается за счет работы над ним 560 Дж, а его температура повышается на 130 ° C.Сколько тепла поступает в газ или выходит из него?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.11CQ
Тепловые двигатели всегда отдают определенное количество тепла низкотемпературному резервуару. Можно ли было бы использовать это «отработанное» тепло в качестве подводимого тепла для второго теплового двигателя, а затем использовать «отработанное» тепло второго двигателя для запуска третьего двигателя и так далее?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.11P

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.12CQ
Тепловой насос потребляет 100 Дж энергии при работе в течение заданного времени. Может ли тепловой насос подать внутрь дома более 100 Дж тепла за это же время? Объяснять.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.12P

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.13CQ
Если вы убираете грязную комнату, возвращая вещи на свои места, вы уменьшаете энтропию комнаты. Нарушает ли это второй закон термодинамики? Объяснять.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.13P
Система, состоящая из идеального газа при постоянном давлении 110 кПа, выделяет 920 Дж тепла. Найдите изменение объема системы, если внутренняя энергия газа увеличивается на (а) 920 Дж или (б) 360 Дж.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.14CQ
Какой закон термодинамики наиболее подходит для утверждения, что «все королевские лошади и все королевские люди не могли снова собрать Шалтай-Болтай?»
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.14P
Идеальный газ сжимается при постоянном давлении до половины своего первоначального объема. Если давление газа составляет 120 кПа, и на нем произведено 790 Дж работы, найти начальный объем газа.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.15CQ
У которых больше энтропии: (а) ядра попкорна или полученный в результате попкорн; (б) два яйца в картонной коробке или омлет из яиц; (c) груду кирпичей или получившийся дом; (г) лист бумаги или лист бумаги после того, как он был сожжен?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.15P
Когда идеальный газ расширяется при постоянном давлении от объема 0,74 м3 до объема 2,3 м3, он совершает 93 Дж работы. Какое давление газа во время этого процесса?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.16P
Объем одноатомного идеального газа увеличивается вдвое при изотермическом расширении. По какому фактору изменяется его давление?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.17P
IP (a) Если внутренняя энергия системы увеличивается в результате адиабатического процесса, выполняется ли работа в системе или b в системе? (b) Рассчитайте работу, совершаемую системой в части (a), если ее внутренняя энергия увеличивается на 670 Дж.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.18P

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.19P

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.20P
IP Если 8,00 моль одноатомного идеального газа при температуре 245 K изотенально расширяются от объема 1,12 л до объема 4,33 т, вычислите (а) работу сделано и (б) тепловой поток в газ или из него. (c) Если количество молей удвоится, на какие факторы изменятся ваши ответы на части (a) и (b)? Объяснять.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.21P

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.22P

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.23P
IP (a) Одноатомный идеальный газ расширяется при постоянном давлении. Тепло добавляется к системе или отбирается от системы во время этого процесса? (b) Найдите тепло, добавляемое к газу или отбираемое от него в части (a), если он расширяется при давлении 130 кПа из объема 0.76 м3 до объема 0,93 м3.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.24P
Во время адиабатического процесса температура 3,92 моля одноатомного идеального газа падает с 485 ° C до 205 ° C. Для этого газа найдите (а) работу, которую он выполняет, (б) тепло, которым он обменивается с окружающей средой, и (в) изменение его внутренней энергии.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.25P

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.26P
При постоянном давлении 210 кПа 49 моль одноатомного идеального газа расширяется от начального объема 0,75 м3 до конечного объема 1,9 м3. а) Какую работу совершил газ во время расширения? б) Каковы были начальная и конечная температуры газа? (c) Как изменилась внутренняя энергия газа? г) Сколько тепла было добавлено к газу?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.27P
IP Предположим, что 67,5 моль идеального одноатомного газа подвергаются серии процессов, показанных на рис. 18–24. (a) Рассчитайте температуру в точках A, B и C. (b) Для каждого процесса A → B, B → C и C → A укажите, входит ли тепло в систему или выходит из нее. Объясняйте в каждом конкретном случае. (c) Рассчитайте теплообмен с газом во время каждого из трех процессов.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.28P
Газ находится в баллоне с давлением 140 кПа и начальным объемом 0,66 м3. Сколько работы совершает газ, когда он (а) расширяется при постоянном давлении до удвоенного начального объема или (б) сжимается до одной трети своего первоначального объема?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.29P
Система расширяется на 0,75 м3 при постоянном давлении 125 кПа. Найдите тепло, которое поступает в систему или выходит из нее, если его внутренняя энергия (а) увеличивается на 65 Дж или (б) уменьшается на 1850 Дж.В каждом случае укажите направление теплового потока.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.30P
IP Идеальный одноатомный газ содержится в идеально изолированном цилиндре, снабженном подвижным поршнем. Начальное давление газа составляет 110 кПа, а его начальная температура составляет 280 К. Нажимая на поршень, вы можете увеличить давление до 140 кПа. (A) Во время этого процесса повышалась ли температура газа , уменьшиться или остаться прежним? Объяснять.(б) Найдите конечную температуру газа.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.31P

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.32P
Идеальный газ удваивает свой объем одним из трех способов: (i) при постоянном давлении; (ii) при постоянной температуре; (iii) адиабатически. Объясните свои ответы на каждый из следующих вопросов: (а) При каком расширении газ работает больше всего? б) При каком расширении газ работает меньше всего? (c) Какое расширение приводит к самой высокой конечной температуре? (d) Какое расширение приводит к самой низкой конечной температуре?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.33P
CE Predict / Explain Вы планируете добавить определенное количество тепла к газу, чтобы повысить его температуру. (a) Если вы добавляете тепло при постоянном объеме, будет ли повышение температуры больше, меньше или равно увеличению температуры, если вы добавляете тепло при постоянном давлении? (b) Выберите лучшее объяснение из следующего:
I. Одно и то же количество тепла увеличивает температуру на одинаковую величину, независимо от того, поддерживается ли постоянным объем или давление.
II. Все тепло уходит на повышение температуры при добавлении в постоянном объеме; никакое тепло не идет на механическую работу.
III. Поддержание постоянного давления вызовет большее повышение температуры, чем просто наличие фиксированного объема.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.34P
Найдите количество тепла, необходимое для повышения температуры 3,5 моль идеального одноатомного газа на 23 К, если (а) давление или (б) объем поддерживается постоянным.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.35P
(a) Если к 45 молям одноатомного газа при постоянном объеме добавить 535 Дж тепла, насколько повысится температура газа? (b) Повторите часть (a), на этот раз для процесса с постоянным давлением.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.36P
Система состоит из 2,5 моль идеального одноатомного газа при 325 К. Сколько тепла необходимо добавить в систему, чтобы удвоить ее внутреннюю энергию при (а) постоянном давлении или ( б) постоянный объем?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.37P
Найдите изменение температуры, если 170 Дж тепла добавить к 2,8 моль идеального одноатомного газа при (а) постоянном давлении или (б) постоянном объеме.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.38P
IP Цилиндр содержит 18 молей одноатомного идеального газа при постоянном давлении 160 кПа. (а) Сколько работы совершает газ при расширении с 3200 см3, с 5400 см3 до 8600 см3? (b) Если газ снова расширится на 3200 см3, на этот раз с 2200 см3 до 5400 см3, будет ли работа, которую он совершает, больше, меньше или равна работе, указанной в части (a)? Объяснять.(c) Рассчитайте работу, проделанную при расширении газа с 2200 см3 до 5400 см3.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.39P
· · IP Объем одноатомного идеального газа удваивается в результате адиабатического расширения. На что влияет: а) давление и б) температура газа? (c) Проверьте свои ответы на части (a) и (b), рассмотрев 135 молей газа при начальном давлении 330 кПа и начальном объеме 1,2 м3. Найдите давление и температуру газа после адиабатического расширения до объема 2.4 м3.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.40P
Одноатомный идеальный газ содержится в теплоизолированном контейнере объемом 0,0750 м3. Давление газа составляет 105 кПа, а его температура — 317 К. а) До какого объема необходимо сжать газ, чтобы повысить его давление до 145 кПа? (б) В каком объеме газ будет иметь температуру 295 К?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.41P

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.42P
Обращаясь к задаче 41, предположим, что газ расширяется по процессам 3 и 4 на рис. 18–26. В процессе 3 газ расширяется при постоянном давлении от начального объема 1,00 м3 до конечного объема 3,00 м3. В процессе 4 газ нагревается с постоянным объемом от начального давления 106 кПа до конечного давления 212 кПа. а) Сколько тепла добавляется к газу во время этих двух процессов? б) Какую работу совершает газ во время этого расширения? (c) Как изменяется внутренняя энергия газа?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.43P
CE Двигатель Карно работает между горячим резервуаром при температуре Кельвина Th и холодным резервуаром при температуре Кельвина Tc. (A) Если обе температуры удваиваются, эффективность двигателя увеличивается, уменьшается или остается прежней ? Объяснять. (b) Если обе температуры увеличиваются на 50 К, эффективность двигателя увеличивается, уменьшается или остается неизменной? Объяснять.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.44P
· CE Двигатель Карно может работать с одним из следующих четырех наборов температур резервуара: A, 400 K и 800 K; B, 400 К и 600 К; C, 800 К и 1200 К; и D, 800 К и 1000 К.Расположите эти температуры резервуара в порядке увеличения эффективности двигателя Карно. Укажите связи там, где это необходимо.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.45P
Каков КПД двигателя, который выделяет 870 Дж тепла в процессе работы 340 Дж?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.46P
Двигатель получает 690 Дж тепла из горячего резервуара и отдает 430 Дж тепла в холодный резервуар.Какова (а) проделанная работа и (б) эффективность этого двигателя?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.47P
Двигатель Карно работает в диапазоне температур от 410 K до 290 K. (a) Сколько тепла необходимо дать двигателю, чтобы произвести 2500 Дж работы? б) Сколько тепла отводится в холодный резервуар при выполнении этой работы?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.48P
На атомной электростанции есть реактор, вырабатывающий тепло мощностью 838 МВт.Это тепло используется для производства 253 МВт механической мощности для привода электрического генератора. (а) С какой скоростью эта электростанция отдает тепло в окружающую среду? (б) Каков тепловой КПД установки?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.49P
На угольной электростанции работает паровая турбина с выходной мощностью 548 МВт. Тепловой КПД электростанции — 32,0%. (а) С какой скоростью эта электростанция отдает тепло в окружающую среду? (б) С какой скоростью должна подаваться тепло на электростанцию ​​за счет сжигания угля?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.50P
IP Если тепловой двигатель выполняет 2700 Дж работы с эффективностью 0,18, найдите (а) тепло, забираемое из горячего резервуара, и (б) тепло, отдаваемое холодному резервуару. (c) Если эффективность двигателя увеличивается, ваши ответы на части (a) и (b) увеличиваются, уменьшаются или остаются прежними? Объяснять.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.51P
IP КПД конкретного двигателя Карно составляет 0,300. (a) Если температура высокотемпературного резервуара составляет 545 K, какова температура низкотемпературного резервуара? (б) Увеличить КПД этого двигателя до 40.0%, нужно повышать или понижать температуру низкотемпературного резервуара? Объяснять. (c) Найдите температуру низкотемпературного резервуара, которая дает коэффициент полезного действия 0,400.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.52P
В течение каждого цикла реверсивный двигатель поглощает 2500 Дж тепла из высокотемпературного резервуара и выполняет 2200 Дж работы. а) Каков КПД этого двигателя? б) Сколько тепла отводится к низкотемпературному резервуару во время каждого цикла? (c) Каково отношение Th / Tc двух пластовых температур?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.53P
Рабочие температуры двигателя Карно равны Tc и Th = Tc + 55 K. КПД двигателя составляет 11%. Найдите Tc и Th.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.54P

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.55P
CE Предсказать / объяснить к чему это было до того, как кухня остыла? (b) Выберите лучшее объяснение из следующего:
I.Разница в температуре внутри и снаружи холодильника уменьшается, и, следовательно, требуется меньше работы для замораживания льда.
II. В любом случае замораживается одинаковое количество льда, что требует отвода одинакового количества тепла и, следовательно, одинакового объема работы.
III. Охлаждение кухни означает, что холодильник должен выполнять больше работы, как по замораживанию кубиков льда, так и по обогреву кухни.
Решение:
ОТВЕТ:
(a) Если температура на кухне понижается, то для охлаждения воды
требуется меньше энергии.При более низкой температуре тепло, извлеченное из воды, может быть удалено. По этой причине требуется меньше работы, чтобы заморозить дюжину кубиков льда.
Следовательно, если температура на кухне понижается, то работы по замораживанию на десяток кубиков льда нужно меньше, чем до охлаждения кухни.
(b) Разница в температуре внутри и снаружи холодильника уменьшается, и, следовательно, требуется меньше работы для замораживания льда. Это правильное объяснение с использованием объяснения, данного в части (а).
Следовательно, лучшее объяснение из данных утверждений.

Глава 18 Законы термодинамики Q.56P
Холодильник на вашей кухне выполняет 480 Дж работы, чтобы отвести 110 Дж тепла из своей внутренней части. а) Сколько тепла отводит холодильник на кухню? (б) Каков коэффициент полезного действия холодильника?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.57P
Холодильник с коэффициентом полезного действия 1.75 поглощает 3,45 × 104 Дж тепла из низкотемпературного резервуара в течение каждого цикла. а) Сколько механической работы требуется для работы холодильника в течение цикла? б) Сколько тепла холодильник отдает высокотемпературному резервуару во время каждого цикла?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.58P
Чтобы поддерживать в комнате комфортную температуру 21,0 ° C, тепловой насос Карно выполняет 345 Дж работы и подает в нее 3240 Дж тепла. а) Сколько тепла отводится от наружного воздуха тепловым насосом? б) Какова температура наружного воздуха?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.59P
· · Кондиционер используется для поддержания температуры внутри дома 21 ° C, в то время как наружная температура составляет 32 ° C. Если тепло проникает в дом со скоростью 11 кВт, а кондиционер имеет КПД двигателя Карно, какая механическая мощность требуется для охлаждения дома?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.60P
Реверсивный холодильник имеет коэффициент полезного действия, равный 10.0. Какова его эффективность?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.61P
Холодильная камера имеет коэффициент полезного действия, равный 4,0. Сколько электроэнергии необходимо использовать в морозильной камере для производства 1,5 кг льда при температуре −5,0 ° C из воды при температуре 15 ° C?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.62P
Если двигатель Карно имеет КПД 0,23, каков его КПД, если он работает в обратном направлении как тепловой насос?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.63P
CE Предсказание / объяснение (a) Если вы потрете руки, энтропия Вселенной увеличится, уменьшится или останется прежней? (б) Выберите лучшее объяснение из следующего:
I. При трении рук друг о друга выделяется тепло из окружающей среды и, следовательно, понижается энтропия.
II. При трении не происходит никакой механической работы, и, следовательно, энтропия не изменяется.
III. Тепло, выделяемое при трении, повышает температуру ваших рук и воздуха, что увеличивает энтропию.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.64P
Предскажите / объясните (а) Идеальный газ расширяется медленно и изотермически. Его энтропия увеличивается, уменьшается или остается неизменной? (b) Выберите лучшее объяснение из следующего:
I. К газу необходимо добавить тепло для поддержания постоянной температуры, а это увеличивает энтропию газа.
II. Температура газа остается постоянной, что означает, что его энтропия также остается постоянной.
III. По мере расширения газа его температура и энтропия будут уменьшаться.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.65P
Предсказать / объяснить (а) Газ расширяется обратимо и адиабарно. Его энтропия увеличивается, уменьшается или остается неизменной? (b) Выберите лучшее объяснение из следующего:
I. Процесс обратим, и газ не нагревается. Следовательно, энтропия газа остается прежней.
II.Расширение газа дает ему больший объем, и это увеличивает его энтропию.
III. Газ расширяется без добавления тепла, и, следовательно, его температура будет снижаться. Это, в свою очередь, снизит его энтропию.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.66P
Найдите изменение энтропии при кипячении 1,85 кг воды при 100 ° C в пар при 100 ° C.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.67P
Определите изменение энтропии, которое происходит при замерзании 3,1 кг воды при 0 ° C.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.68P
· CE Вы нагреваете кастрюлю с водой на плите. Расположите следующие повышения температуры в порядке увеличения изменения энтропии. При необходимости укажите связи: A, от 25 ° C до 35 ° C; B, от 35 ° C до 45 ° C; С, от 45 до 50 ° С; и D от 50 до 55 ° C.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.69P
В холодный зимний день тепло медленно выходит из дома со скоростью 20,0 кВт. Если внутренняя температура составляет 22 ° C, а внешняя температура составляет -14,5 ° C, найдите скорость увеличения энтропии.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.70P
· Парашютист весом 88 кг спускается на высоту 380 м с постоянной скоростью. Найдите увеличение энтропии, произведенное парашютистом при температуре воздуха 21 ° C.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.71P
IP Рассмотрим систему кондиционирования воздуха, описанную в Задаче 59. (a) Энтропия Вселенной увеличивается, уменьшается или остается неизменной, пока кондиционер поддерживает несовершенную изоляцию дом классный? Объяснять. б) С какой скоростью изменяется энтропия Вселенной во время этого процесса?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.72P
Тепловая машина работает между высокотемпературным резервуаром при 610 K и низкотемпературным резервуаром при 320 K. За один цикл двигатель поглощает 6400 Дж тепла из высокотемпературного резервуара и выполняет 2200 Дж работы. Каково чистое изменение энтропии в результате этого цикла?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.73GP
CE Идеальный газ содержится в изолированном контейнере при температуре T. Весь газ изначально находится в одной половине контейнера с перегородкой, отделяющей газ от другой. половина емкости, в которой находится вакуум.Если перегородка разрывается и газ расширяется и заполняет весь контейнер, конечная температура больше, меньше или равна 77. Объясните.
Решение:
Конечная температура не изменяется, поскольку газ не выполняет никакой работы, расширяющейся в вакуум. Поскольку контейнер изолирован, тепло не попадает в систему и не выходит из нее. Следовательно, внутренняя энергия и температура системы остаются постоянными.

Глава 18 Законы термодинамики Q.74GP

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.75GP

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.76GP

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.77GP
Тепло добавляется к 0,14-килограммовому блоку льда при 0 ° C, увеличивая его энтропию на 87 Дж / К. Сколько тает лед?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.78GP
Тепло, выделяемое конкретным двигателем Карно, в 4 раза больше, чем выполняемая им работа. Каков КПД двигателя?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.79GP

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.80GP

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.81GP

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.82GP
IP Engine A имеет КПД 66%. Двигатель B поглощает такое же количество тепла из горячего резервуара и отдает вдвое больше тепла в холодный резервуар. (а) Какой двигатель имеет больший КПД? Объяснять. (b) Каков КПД двигателя B?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.83GP
Морозильник с коэффициентом полезного действия 3,88 используется для преобразования 1,75 кг воды в лед за один час. Температура воды начинается с 20,0 ° C, а производимый лед охлаждается до температуры -5,00 ° C. а) Сколько тепла нужно отвести от воды, чтобы этот процесс произошел? (б) Сколько электроэнергии потребляет морозильная камера в течение этого часа работы? в) Сколько тепла отводится в комнату, в которой находится морозильная камера?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.84GP
Предположим, что 1800 Дж тепла добавлено к 3,6 моль газообразного аргона при постоянном давлении 120 кПа. Найдите изменение внутренней энергии (а) и температуры (б) для этого газа. (c) Рассчитайте изменение объема газа. (Предположим, что аргон можно рассматривать как идеальный одноатомный газ.)
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.85GP
Энтропия и Солнце Температура поверхности Солнца составляет 5500 ° C, а температура глубокого космоса равна 3.0 К. (a) Найдите увеличение энтропии, производимое Солнцем за один день, учитывая, что оно излучает тепло со скоростью 3,80 × 1026 Вт. (B) Сколько работы можно было бы сделать, если бы это тепло использовалось для бега идеальный тепловой двигатель?
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.86GP

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.87GP
· · Цилиндр с подвижным поршнем удерживает 2.75 моль аргона при постоянной температуре 295 К. При изотермическом сжатии газа его давление увеличивается с 101 кПа до 121 кПа. Найдите (а) конечный объем газа, (б) работу, совершаемую газом, и (в) тепло, добавляемое к газу.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.88GP
Изобретатель заявляет о новом циклическом двигателе, в котором в качестве рабочего материала используется органический виноградный сок. Согласно формуле изобретения двигатель поглощает 1250 Дж тепла из резервуара 1010 К и выполняет 1120 Дж работы за каждый цикл.Отработанное тепло отводится в атмосферу при температуре 302 К. а) Каков КПД, подразумеваемый этими формулами? (b) Каков КПД реверсивного двигателя, работающего между такими же высокими и низкими температурами, что и у этого двигателя? (Стоит ли инвестировать в это изобретение?)
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.89GP
Необратимый тепловой двигатель работает между высокотемпературным резервуаром при Th = 810 K и низкотемпературным резервуаром при Tc = 320 K.За каждый цикл двигатель поглощает 660 Дж тепла из высокотемпературного резервуара и выполняет 250 л работы. (a) Рассчитайте полное изменение энтропии ∆Stot за один цикл. б) Сколько работы реверсивный тепловой двигатель выполнял бы за один цикл, если бы он работал между двумя одинаковыми температурами и поглощал такое же количество тепла? (c) Покажите, что разница в работе нереверсивного двигателя и реверсивного двигателя равна Tc∆Stot.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.90GP
IP Небольшую посуду с 530 г воды ставят для птиц снаружи. Ночью наружная температура опускается до -5,0 ° C и остается на этом уровне в течение нескольких часов. (а) Когда вода в посуде замерзает до 0 ° C, ее энтропия увеличивается, уменьшается или остается неизменной? Объяснять. (б) Рассчитайте изменение энтропии при замерзании воды. (c) Когда вода замерзает, происходит ли изменение энтропии где-нибудь еще во Вселенной? Если да, укажите, где происходит изменение.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.91GP

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.92GP
Что приведет к большему изменению эффективности теплового двигателя Карно: (а) повышение температуры высокотемпературного резервуара на ∆T или (б) понижение температуры температура низкотемпературного резервуара на ∆T? Обоснуйте свой ответ, посчитав изменение эффективности для каждого из этих случаев.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.93GP

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.94GP
Когда тепло Q добавляется к одноатомному идеальному газу при постоянном давлении, газ совершает работу W. Найдите отношение W / Q.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.95GP

Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.96GP
Двигатель Карно и холодильник Карно работают между двумя одинаковыми температурами. Покажите, что коэффициент полезного действия COP холодильника связан с эффективностью двигателя e следующим выражением: COP = (1 — e) / e.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.97PP
Предположим, что система OTEC работает с поверхностной водой при 22 ° C и глубокой водой при 4,0 ° C. Какова максимальная эффективность этой системы?
А.6.10%
B. 8.20%
C. 9.40%
D. 18.0%
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.98PP
Если 1500 кг воды при 22 ° C охлаждают до 4,0 ° C, сколько энергии выделяется? (Для сравнения, энергия, выделяемая при сжигании галлона бензина, составляет 1,3 × 108 Дж.)
A. 2,5 × 107 Дж
B. 1,1 × 108 Дж
C. 1,4 × 108 Дж
D. 1,6 × 108 Дж
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.99PP
Если мы углубимся в более холодную воду, где температура составляет всего 2,0 ° C, какова максимальная эффективность сейчас?
A. 6.78%
B. 9.09%
C. 9.32%
D. 19.0%
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.100IP
· IP Ссылаясь на активный пример 18–3 Предположим, мы понижаем температуру холодного резервуара до 295 K; температура горячего резервуара по-прежнему составляет 576 К. (a) Новый КПД двигателя больше, меньше или равен 0.470? Объяснять. (б) Что такое новая эффективность? (c) Найдите работу, выполняемую этим двигателем, когда из горячего резервуара отбирается 1050 Дж тепла.
Решение:

Глава 18 Законы термодинамики Q.101IP
· IP Ссылаясь на активный пример 18–3 Предположим, что температура горячего резервуара увеличилась на 16 K, с 576 K до 592 K, и что температура холодного резервуара также увеличивается на 16 K, с 305 K до 321 K. (a) Новый КПД больше, меньше или равен 0.470? Объяснять. (б) Что такое новая эффективность? (c) Каково изменение энтропии горячего резервуара, когда из него отбирается 1050 Дж тепла? (d) Каково изменение энтропии холодного резервуара?
Решение:

№ Название

Образец воды помещается в морозильную камеру, которая хранится в C. Само морозильная камера представляет собой двигатель Карно, работающий между резервуарами на C и C. Изменение температуры образца по мере нагрева удалено показано ниже.

3.5 Тепловые свойства идеального газа — Университетская физика, том 2

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определите теплоемкость идеального газа для конкретного процесса
• Вычислить удельную теплоемкость идеального газа для изобарического или изохорного процесса
• Объясните разницу между теплоемкостью идеального газа и реального газа
• Оценить изменение удельной теплоемкости газа в диапазоне температур

Мы узнали об удельной теплоемкости и молярной теплоемкости в параметрах Температура и тепло; однако мы не рассматривали процесс, в котором добавляется тепло.Мы делаем это в этом разделе. Сначала мы исследуем процесс, в котором система имеет постоянный объем, затем сравниваем его с системой с постоянным давлением и показываем, как связаны их удельные температуры.

Начнем с рисунка 3.12, на котором показаны два сосуда A, и B , каждый из которых содержит 1 моль идеального газа одного и того же типа при температуре T и объеме V . Единственное различие между двумя сосудами состоит в том, что поршень в верхней части A зафиксирован, тогда как поршень в верхней части B может свободно перемещаться против постоянного внешнего давления p .Теперь рассмотрим, что происходит, когда температура газа в каждом сосуде медленно повышается до [латекс] T + dT [/ латекс] с добавлением тепла.

Поскольку поршень сосуда A неподвижен, объем заключенного газа не изменяется. Следовательно, газ не работает, а у нас из первого закона

[латекс] d {E} _ {\ text {int}} = dQ-dW = dQ.[/ латекс]

Мы представляем тот факт, что теплообмен при постоянном объеме осуществляется записью

[латекс] dQ = {C} _ {V} dT, [/ латекс]

, где [латекс] {C} _ {V} [/ latex] — молярная теплоемкость при постоянном объеме газа. Кроме того, поскольку [latex] d {E} _ {\ text {int}} = dQ [/ latex] для этого конкретного процесса,

[латекс] d {E} _ {\ text {int}} = {C} _ {V} dT. [/ Latex]

Мы получили это уравнение, предполагая, что объем газа фиксирован. Однако внутренняя энергия — это функция состояния, которая зависит только от температуры идеального газа.Следовательно, [латекс] d {E} _ {\ text {int}} = {C} _ {V} dT [/ latex] дает изменение внутренней энергии идеального газа для любого процесса, включающего изменение температуры dT .

Когда газ в сосуде B нагревается, он расширяется относительно подвижного поршня и работает [латекс] dW = pdV. [/ Latex] В этом случае тепло добавляется при постоянном давлении, и мы пишем

[латекс] dQ = {C} _ {p} dT, [/ латекс]

, где [латекс] {C} _ {p} [/ latex] — молярная теплоемкость при постоянном давлении газа.Кроме того, поскольку идеальный газ расширяется при постоянном давлении,

[латекс] d \ left (pV \ right) = d \ left (RT \ right) [/ латекс]

становится

[латекс] pdV = RdT. [/ Латекс]

Наконец, вставляя выражения для dQ и pdV в первый закон, получаем

[латекс] d {E} _ {\ text {int}} = dQ-pdV = \ left ({C} _ {p} -R \ right) dT. [/ Latex]

Мы нашли [latex] d {E} _ {\ text {int}} [/ latex] как для изохорного, так и для изобарного процесса.Поскольку внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры, [латекс] d {E} _ {\ text {int}} [/ latex] должен быть одинаковым для обоих процессов. Таким образом,

[латекс] {C} _ {V} dT = \ left ({C} _ {p} -R \ right) dT, [/ latex]

и

[латекс] {C} _ {p} = {C} _ {V} + R. [/ Латекс]

Вывод уравнения 3.10 был основан только на законе идеального газа. Следовательно, это соотношение приблизительно справедливо для всех разбавленных газов, будь то одноатомные, такие как He, двухатомные, такие как [латекс] {\ text {O}} _ {2}, [/ latex], или многоатомные, такие как [латекс] {\ text {CO} } _ {2} {\ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {или NH}} _ {3} \ text {.} [/ Latex]

В предыдущей главе мы обнаружили, что молярная теплоемкость идеального газа при постоянном объеме равна

[латекс] {C} _ {V} = \ frac {d} {2} R, [/ латекс]

, где d — число степеней свободы молекулы в системе. В таблице 3.3 приведены молярные теплоемкости некоторых разбавленных идеальных газов при комнатной температуре. Теплоемкость реальных газов несколько выше, чем предсказывается выражениями [латекс] {C} _ {V} [/ латекс] и [латекс] {C} _ {p} [/ латекс], приведенными в уравнении 3.10. Это указывает на то, что колебательные движения в многоатомных молекулах значительны даже при комнатной температуре. Тем не менее, разница в молярных теплоемкостях [латекс] {C} _ {p} — {C} _ {V}, [/ latex] очень близка к R , даже для многоатомных газов.

Сводка

• Для идеального газа молярная емкость при постоянном давлении [латекс] {C} _ {p} [/ latex] определяется как [латекс] {C} _ {p} = {C} _ {V} + R = dR \ text {/} 2 + R [/ latex], где d — количество степеней свободы каждой молекулы / объекта в системе.
• Настоящий газ имеет удельную теплоемкость, близкую, но немного выше, чем у соответствующего идеального газа с [латексом] {C} _ {p} \ simeq {C} _ {V} + R. [/ Latex]

Концептуальные вопросы

Как объект может передавать тепло, если объект не обладает дискретным количеством тепла?

Большинство материалов расширяются при нагревании. Одно примечательное исключение — вода между [latex] 0 \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {°} \ text {C} [/ latex] и [latex] 4 \ phantom {\ rule {0.2em } {0ex}} \ text {°} \ text {C,} [/ latex], который фактически уменьшается в объеме с повышением температуры.Что больше для воды в этом температурном диапазоне, [латекс] {C} _ {p} [/ латекс] или [латекс] {C} _ {V} [/ латекс]?

Обычно [латекс] {C} _ {p} [/ latex] больше, чем [latex] {C} _ {V} [/ latex], потому что, когда расширение происходит под постоянным давлением, оно действует на окружающую среду. Следовательно, тепло может переходить во внутреннюю энергию и работать. При постоянном объеме все тепло переходит во внутреннюю энергию. В этом примере вода сжимается при нагревании, поэтому, если мы добавляем тепло при постоянном давлении, окружающая среда выполняет работу с водой, и, следовательно, [латекс] {C} _ {p} [/ latex] меньше, чем [latex] { C} _ {V} [/ латекс].

Почему для газов [латекс] {C} _ {p} [/ latex] и [латекс] {C} _ {V} [/ latex] указано только одно значение теплоты?

Проблемы

Температура идеального одноатомного газа повышается на 8,0 К. Каково изменение внутренней энергии 1 моля газа при постоянном объеме?

Для повышения температуры [латекса] 10 \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {°} \ text {C} [/ latex] при постоянном объеме, какое тепло поглощается (a) 3.0 моль разреженного одноатомного газа; (b) 0,50 моль разбавленного двухатомного газа; и (c) 15 моль разбавленного многоатомного газа?

Если газы из предыдущей задачи изначально имеют температуру 300 К, какова их внутренняя энергия после поглощения тепла?

а. 370 Дж; б. 100 Дж; c. 500 Дж

Рассмотрим 0,40 моль разбавленного диоксида углерода при давлении 0,50 атм и объеме 50 л. Какова внутренняя энергия газа?

Когда 400 Дж тепла медленно добавляются к 10 моль идеального одноатомного газа, его температура повышается на [латекс] 10 \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {°} \ text {C} [/ latex]. Какие работы проделаны на газе?

Один моль разбавленного двухатомного газа, занимающего объем 10,00 л, расширяется против постоянного давления в 2 000 атм при медленном нагревании. Если температура газа повышается на 10,00 К и в процесс добавляется 400,0 Дж тепла, каков его конечный объем?

Глоссарий

молярная теплоемкость при постоянном давлении

количественно определяет отношение количества отведенного тепла к температуре при измерении при постоянном давлении

молярная теплоемкость при постоянном объеме

количественно определяет отношение количества отведенного тепла к температуре при измерении при постоянном объеме

РЕШЕНИЕ: Когда 400 Дж тепла медленно добавляются к 10…

Стенограмма видеозаписи

Хорошо, сегодня мы поговорим о первом законе термодинамики и его идее.Итак, давайте вспомним, что первый закон термодинамики гласит, что изменение внутренней энергии термодинамической системы изменение для любого перехода между двумя либеральными состояниями будет равно теплоте, ммм, добавленной или удаленной. в систему за вычетом работы, проделанной системой или выполненной в системе. И я собираюсь использовать здесь следующие обозначения, так что симпатичные будут положительными, если они представляют тепло, добавленное к системе. И он будет отрицательным, иначе так удалим.Итак, работа будет положительной, если это работа, проделанная системой, и будет отрицательной, если это проделанная работа. Гм, система. Хорошо, теперь в нашем упражнении мы просим нас представить термодинамическую систему, состоящую из идеального газа. Итак, я собираюсь нарисовать идеальный газ с помощью нескольких синих точек. Хорошо, это моя идеальная гостевая система, и она содержит 10 молей моноатомного моноатомного атома. Хорошо. Идеально. Да, да. Хорошо. Теперь упражнение говорит нам, что мы собираемся очень медленно добавлять 400 драгоценных камней тепла в нашу систему, так что в конечном итоге наше конечное состояние, наш последний член динамического состояния будет на 10 градусов Цельсия, ммм, выше, чем начальное. состояние.Итак, при показе и конечной температуре, при которой общее тепло, добавленное к системе, будет постепенно добавляться к системам на 400 драгоценных камней. И мы знаем, что t f минус c. Я собираюсь быть равным 10 градусам Цельсия. Хорошо, теперь, зная это, мы хотим найти, что будет работой. Извините, это не ненависть. Это я написал хит нам. W Мне очень жаль, Гаити. Навык и работа — это хорошо. Итак, этот навык хорош. Работа требует, чтобы мы выяснили, какая работа будет проделана в системе во время этого процесса. Итак, мы можем использовать первый закон термодинамики.Итак, первый закон гласит, что изменение внутренней энергии будет равно очереди за вычетом количества, которое мы хотим найти сейчас для случая идеального атома Моны. Предположим, что внутренняя энергия всегда равна 3,5-кратному числу. от большинства на нашем моноатомном угадывании времени универсального. Хм, ладно. Временами универсальная постоянная идеального газа. Это умноженная на температуру, Джейн. Итак, давайте прямо здесь. Это далеко Морно. Атомный идеал. да. Хорошо, так что мы это сделаем. Первый закон термодинамики будет равен 3.5 и остается неизменным, потому что мы не меняем количество торговых центров в финальном или большом в начальном состоянии, количество чаш остается постоянным в обоих состояниях. Итак, умноженное на постоянную универсального предположения теперь умноженное на изменение температуры. Итак, TF минус T. Хорошо, мы все еще можем снизить значения и выделить w, поэтому работа должна быть равна минус 3,5. 10 моль, умноженная на универсальную гостевую постоянную, которая составляет 8,314. Позвольте мне написать это здесь. Итак, вы знаете единицы измерения, Джилл, разделенные на кротовые резервуары? Кельвин, это единица измерения температуры.Итак, это 10-кратное изменение температуры по Кальвину, поэтому изменение температуры в градусах Цельсия-мкм будет равно изменению температуры, если мы переместим thio на два. Кельвин. Хорошо, итак, Тим Келви плюс тепло, добавленное к системе. Итак, 400 Иоиля. Хорошо, теперь, если мы воспользуемся этим выражением, мы обнаружим, что работа в системе будет минус 847,1 драгоценного камня, и на этом упражнение закончено.

Таблица значений идеальной газовой постоянной

и удельная энтальпия h, приведенная в таблице E-1, вычисляется путем интегрирования удельной теплоемкости идеального газа при постоянном давлении: ref TPT hcTdT Данные в таблице E-1 были получены из EES.Для температур от 100 K до 2000 K в процедурах свойств используются отношения удельной теплоемкости идеального газа, приведенные в:

25 января 2020 г. · Молярная удельная теплоемкость газа при постоянном давлении: количество тепла, необходимое для повышения температуры газа. моль газа через 1К (или 1 ° C) при постоянном давлении называется молярной удельной теплоемкостью при постоянном давлении. Он обозначается C P. Его единица S.I. — Дж · К-1 · моль-1. Связь между C P и C V: C P — C V = R. Это соотношение …

Газ в поршне имеет постоянную температуру. Студент увеличивает давление на поршень с 2 до 3 атм. Наблюдения будут обобщены в строке неполной таблицы ниже.

a Идеальный газ с постоянной удельной теплоемкостью. Свойства Свойства воздуха при 850 K: 1,110 кДж, кг · K, 0287 и 1,349 (Таблица A-2b) _ Анализ (a) Процесс 1-2: Изэнтропическое сжатие 349-1 950 1K 5044 кПа объем двигателя в начале процесса сжатия (состояние 1) составляет + O_0045m3 0 0001778m3 VI 0.003378m

молярная газовая постоянная: 8,314 4598 (48) Дж · моль-1 K-1: молярная постоянная Планка: 3,990 312 7110 (18) × 10-10: Дж · с · моль-1: молярный объем (идеальный газ, T = 273,15 K, p = 101,325 кПа) 22,7 · 10 947 (13) × 10-3: м 3 моль-1: масса нейтрона: 1,674 927 471 (21) · 10-27: кг: отношение масс нейтрона к протону: 1,001 378 418 98 ( 51) Ньютоновская постоянная гравитации: 6,674 08 (31) × 10-11: м 3 кг-1 с-2: ядерный магнетон

Закон Чарльза утверждает, что в условиях постоянного давления и количества существует прямая связь между объем и абсолютная температура идеального газа.Когда вы нажмете «Новая задача», справа от таблицы появится вопрос. Определите значение ответа, введите его в ячейку и нажмите «Проверить ответ».

Вот периодическая таблица, которая включает в себя сродство к электрону. Обратите внимание, что числа указаны в кДж выделенной энергии и должны быть отрицательными. По соглашению, энергия, добавленная к системе, имеет положительное значение, а энергия, выделяемая системой, имеет отрицательное значение. Электроотрицательность — это свойство атомов внутри молекул, а не свободных атомов.

где Vm — молярный объем, (Vm) идеальный газ = RT / p — молярный объем соответствующего идеального газа, p — давление, T — температура, а R — газовая постоянная. Для инженерных приложений это часто выражается как где ρ — плотность газа, а R удельная = R / Mis — удельная газовая постоянная, [2] M — молярная масса.