Основы Термодинамики 16-17 уч год

Тема: "Внутренняя энергия, работа газа. Первый закон термодинамики. Применение первого закона термодинамики к изопроцессам. Тепловые двигатели. КПД тепловых двигателей".
Задания:
1. Рассчитайте внутреннюю энергию одноатомного идеального газа в количестве 3 моль при температуре 127° С. (15 кДж)
2. При изобарном нагревании газообразный гелий получил количество теплоты 100 Дж. Каково изменение внутренней энергии гелия? Масса газа в этом процессе не менялась (60 Дж)
3. Какое давление одноатомного идеального газа, занимающего объем 2л, если его внутренняя энергия равна 300 Дж. (100 кПа)
4. Найдите концентрацию молекул идеального газа в сосуде вместимостью 2 л при температуре 27 0С, если внутренняя энергия его равна 300 Дж. (2,4·1025 м-3)
5. Идеальный одноатомный газ переходит из состояния 1 в состояние 2 (см. диаграмму). Масса газа не меняется. Как изменяются при этом объём газа и его и его внутренняя энергия? Для каждой позиции подберите соответствующий характер изменения: 1) увеличивается; 2) уменьшается; 3) не изменяется
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Объём газа
Внутренняя энергия газа




6. Идеальный одноатомный газ переходит из состояния 1 в состояние 2 (см. диаграмму). Масса газа не меняется. Как изменяются при этом объём газа и его и его внутренняя энергия? Для каждой позиции подберите соответствующий характер изменения: 1) увеличивается; 2) уменьшается; 3) не изменяется
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Объём газа
Внутренняя энергия газа




7. На рисунке показан процесс изменения состояния 1 моль одноатомного газа (U – внутренняя энергия газа; р – его давление). Как изменяются в ходе этого процесса абсолютная температура и объём газа? Для каждой позиции подберите соответствующий характер изменения: 1) увеличивается; 2) уменьшается; 3) не изменяется.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Температура газа
Объём газа




8. На рисунке показан процесс изменения состояния 1 моль одноатомного газа (U – внутренняя энергия газа; р – его давление). Как изменяются в ходе этого процесса абсолютная температура и объём газа? Для каждой позиции подберите соответствующий характер изменения: 1) увеличивается; 2) уменьшается; 3) не изменяется.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Давление газа
Температура газа




9. На рисунке изображен циклический процесс 12341, совершаемый над идеальным газом. Можно утверждать, что
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
1)на участке 12 газ работу не совершает 2) на участке 41 внутренняя энергия газа увеличивается 3) на участке 12 газу сообщают некоторое количество теплоты 4) на участке 23 газ совершает положительную работу
10. В результате некоторого процесса газ перешел из состояния 1 в состояние 2. Какую работу совершили при этом над газом? Ответ выразите в килоджоулях (кДж) и округлите до целых

11. Один моль идеального газа совершает замкнутый процесс, состоящий из двух изохор и двух изобар. Температура в точке 1 равна T1 а в точке 3 T3. Точки 2,4 лежат на одной изотерме. Найти работу, совершаемую газом. (R·(T1+T2 -213 EMBED Equation.3 1415))
12. С идеальным газом, взятом в количестве 3 моля, проводят замкнутый процесс, состоящий из двух изохор и двух изобар. Отношение давлений на изобарах 5/4, отношение объемов на изохорах 6/5. Разность максимальной и минимальной температур в процессе 100 К. Найти работу, совершаемую газом за один цикл. (250 Дж)
13. На рисунке показано, как менялось давление идеального газа в зависимости от его объема при переходе из состояния 1 в состояние 2, а затем в состояние 3. Каково отношение работ газа А12/А23 на этих двух отрезках pV-диаграммы?
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
1) 6 2) 2 3) 3 4) 4
14. Одноатомный идеальный газ неизменной массы совершает циклический процесс, показанный на рисунке. За цикл от нагревателя газ получает количество теплоты Qн = 8 кДж. Чему равна работа газа за цикл?
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
15. В цилиндре, закрытом подвижным поршнем, находится идеальный газ. На рисунке показана диаграмма, иллюстрирующая изменение внутренней энергии U газа и передаваемое ему количество теплоты Q. Опишите изменение объема газа при его переходе из состояния 1 в состояние 2, а затем в состояние 3. Свой ответ обоснуйте, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
16. В некотором процессе внутренняя энергия газа увеличилась на 500 Дж, а внешние силы совершили над газом работу равную 300 Дж. Чему равна сообщенная газу теплота?
17. В некотором процессе газу сообщено 800 Дж теплоты, его внутренняя энергия уменьшилась на 200 Дж. Какую работу совершил газ в этом процессе?
18. При изохорном нагревании газу сообщили 500 Дж теплоты. Чему равна работа газа над внешними телами?
1) – 500 Дж 2) 500 Дж 3) 0 Дж 4) не достаточно данных для ответа.
19. Внутренняя энергия 2 молей идеального одноатомного газа равна 5000Дж. В результате изотермического расширения газ совершил работу 1000 Дж. Внутренняя энергия газа после расширения равна:
1) 6000 Дж 2) 4000 Дж 3) 3000 Дж 4) 5000 Дж
20. Изменение состояния фиксированного количества одноатомного идеального газа происходит по циклу, показанному на рисунке.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Установите соответствие между процессами и физическими величинами (
·U - изменение внутренней энергии; А – работа газа) которые их характеризуют. К каждой позиции из первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами
ПРОЦЕССЫ
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

А) переход 1 2
1)
·U > 0;  A = 0


2)
·U < 0;  A =0

Б) переход 2 3
3)
·U =0;  A ( 0


4)
·U = 0;  A ( 0

21. Изменение состояния фиксированного количества одноатомного идеального газа происходит по циклу, показанному на рисунке
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Установите соответствие между процессами и физическими величинами (
·U - изменение внутренней энергии; А – работа газа) которые их характеризуют. К каждой позиции из первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами
ПРОЦЕССЫ
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

А) переход 3 4
1)
·U > 0;  A = 0


2)
·U < 0;  A =0

Б) переход 4 1
3)
·U =0;  A ( 0


4)
·U = 0;  A ( 0

22. Установите соответствие между графиками процессов, в которых участвует 1 моль идеального газа, и значениями физических величин, характеризующих эти процессы (
·U – изменение внутренней энергии; А – работа газа).К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами
ГРАФИКИ
ЗНАЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

А)
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]




1)
·U = 0;  A > 0

2)
·U = 0;  A < 0

3)
·U <0;  A ( 0

4)
·U > 0;  A ( 0

Б)
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]


23. В сосуде находится одноатомный идеальный газ масса которого 12 г, а молярная масса 0,004 кг/моль. Вначале температура газа была равна 400К. В результате охлаждения газа давление в сосуде понизилось до 2 ·105Па. Каким было давление в сосуде до охлаждения, если отданное газом количество теплоты 7,5 кДж? (400 кПа)
24. Один моль идеального одноатомного газа сначала изотермически расширился (Т1 = 300 К). Затем газ охладили, понизив давление в 3 раза (см. рисунок). Какое количество теплоты отдал газ на участке 2 -3
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
25. Один моль одноатомного идеального газа переводят из состояния 1 в состояние 2 таким образом, что в ходе процесса давление газа возрастает прямо пропорционально его объёму. В результате плотность газа уменьшается в
· = 2 раза. Газ в ходе процесса получает количество теплоты Q = 20 кДж. Какова температура газа в состоянии 1?
26. В горизонтальном цилиндре с гладкими стенками под массивным поршнем с площадью S находится одноатомный идеальный газ. Поршень соединён с основанием цилиндра пружиной с жёсткостью k.. В начальном состоянии расстояние между поршнем и основанием цилиндра равно L, а давление газа в цилиндре равно внешнему атмосферному давлению p0 (см. рисунок). Какое количество теплоты Q передано затем газу, если в результате поршень медленно переместился вправо на расстояние b?
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
27. Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре Т1= 600К и давлении р1=4·106 Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его давление при расширении обратно пропорционально квадрату объёма. Конечное давление газа р2=106 Па. Какое количество теплоты газ отдал при расширении, если при этом он совершил работу А=2493 Дж?
28. На рисунке изображён процесс, происходящий с 1 моль гелия. Минимальное давление газа р1  =  100 кПа, максимальное р2 = 300 кПа. Минимальная температура газа Т1= 100К. Найдите модуль изменения внутренней энергии гелия при переходе из состояния 1 в состояние 2. Ответ округлите до десятых.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
29. В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначально давление газа р1=4
·105 Па. Расстояние от дна сосуда до поршня равно L. Площадь поперечного сечения поршня S=25 см2. В результате медленного нагревания газ получил количество теплоты Q=1,65 кДж, а поршень сдвинулся на расстояние х=10 см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения Fтр=3
·103 Н. Найдите L. Считать, что сосуд находится в вакууме.
30. В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом подвижным поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Давление окружающего воздуха р=105 Па. Трение между поршнем и стенками сосуда пренебрежимо мало. В процессе медленного охлаждения от газа отведено количество теплоты 13 EMBED Equation.3 1415=75 Дж. При этом поршень передвинулся на расстояние х=10 см. Чему равна площадь поперечного сечения поршня?
31. Над одноатомным идеальным газом проводится циклический процесс, показанный на рисунке. На участке 1-2 газ совершает работу А12=1000 Дж. На адиабате 3-1 внешние силы сжимают газ, совершая работу 13 EMBED Equation.3 1415=370 Дж. Количество вещества газа в ходе процесса не меняется. Найдите количество теплоты 13 EMBED Equation.3 1415, отданное газом за цикл холодильнику.

32. Один моль одноатомного газа совершает цикл, состоящий из двух изохор и двух изобар. При этом максимальное давление в 2 раза больше минимального, а максимальный объём в 3 раза больше минимального. Определите коэффициент полезного действия
33. За цикл, показанный на рисунке, газ получает от нагревателя количество теплоты Qнагр = 5,1 кДж. КПД цикла равен 4/17. Масса газа постоянна. На участке 1-2 газ совершил работу
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
34. Идеальный одноатомный газ используется в качестве рабочего тела в тепловом двигателе. В ходе работы двигателя состояние газа изменяется соответствии с циклом, состоящим из двух адиабат и двух изохор (см. рисунок). Вычислите КПД такого двигателя.
35. Тепловая машина с максимально возможным КПД имеет в качестве нагревателя открытый сверху резервуар с кипящей водой, а в качестве холодильника - сосуд со льдом при 0 °С. Атмосферное давление равно 105 Па. Какая масса льда растает при совершении машиной работы 1 МДж? Ответ в кг округлите до десятых
36. С одним молем идеального одноатомного газа совершают циклический процесс 12341 (см. рис.). Во сколько раз n КПД данного цикла меньше, чем КПД идеальной тепловой машины, работающей при тех же максимальной и минимальной температурах? (12)
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
37. Цикл тепловой машины, рабочим веществом которого является
· молей идеального одноатомного газа, состоит из изотермического расширения, изохорного охлаждения и адиабатного сжатия. В изохорном процессе температура газа понижается на ( Т, а КПД тепловой машины равен
·. Определите работу, совершенную газом в изотермическом процессе.
Root Entry

Приложенные файлы

  • doc 8159129
    Размер файла: 160 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий