Электротехника Законы Ома и Кирхгофа Постоянный электрический ток Молекулярная физика Колебания Термодинамика

Азот массой m = 0,2 кг расширяется изотермически при температуре Т = 280 К, причём объём газа увеличивается в два раза. Найти изменение внутренней энергии газа DU, работу расширения А1®2 и количество подводимого тепла Q.

 Решение

 1. При изотермическом процессе ввиду постоянства температуры внутренняя энергия газа не изменяется, всё подводимое тепло преобразуется в работу расширения, другими словами,

 . (1)

 2.3.12. В цилиндре под поршнем находится m = 0,6 кг азота, занимающего объём V1 = 1,2 м3, при температуре Т = 560 К. При подводе тепла при неизменной температуре от внешнего источника газ расширился до объёма V2 = 4,2 м3. Найти изменение внутренней энергии газа DU, совершённую работу А1®2 и количество тепла, полученное газом.

 Решение

 1. Как и в предыдущей задаче, изменение внутренней энергии газа происходить не будет, температура постоянна. Первое начало термодинамики для изотермического процесса записывается следующим образом

 . (1)

 2.3.13. Водород массой m = 0,01 кг нагрели на DТ = 200 К, при этом газу было передано количество теплоты Q = 4×10 4 Дж. Найти изменение внутренней энергии водорода DU и совершённую им работу А1®2.

 Решение

  1. Определим изменение внутренней энергии водорода

 . (1)

 2. Работа, сообщаемая водороду при изобарном изменении состояния, на основании первого начала термодинамики определится как

  . (2)

 2.3.14. При изотермическом расширении водорода массой m = 1×10 ­3 кг, имевшего температуру Т = 280 К, объём газа увеличился в три раза. Определить совершённую газом работу А1®2 и количество потреблённого тепла Q.

 Решение

 1. При изотермическом процессе DU = 0, первое начало термодинамики представляется следующим образом

  . (1)

 2. Подставим в уравнение (1) следующие значения входящих в него величин: m = 2×10 ­3 кг/моль, V2/V1 = 3

 . (2)

 2.3.15. Азот, занимавший объём V1 = 1×10 ­ 2 м3 под давлением р1 = 0,2 МПа, изотермически расширился достигнув объёма V2 = 2,8×10 ­ 2 м3. Определить работу расширения газа А1®2 и количество полученной им теплоты.

  Решение

 1. Определим конечное давление, воспользовавшись уравнением изотермического процесса

 . (1)

 2. Определим на основе первого начала термодинамики совершённую работу, которая будет равна изменению внутренней энергии газа

  . (2)

 2.3.16. При изотермическом расширении кислорода, содержащего n = 1 моль вещества при температуре Т = 280 К, было передано Q = 2 кДж теплоты. Во сколько раз увеличился при этом объём газа?

 Решение

 1. Первое начало термодинамики для изотермического процесса имеет вид

 , (1)

откуда легко определить отношение объёмов

 . (2)

  2.3.17. Какое количество теплоты Q выделится, если азот массой m = 1×10 ­ 3 кг, взятый при температуре Т = 280 К при давлении р1 = 0,1 МПа, изотермически сжать до давления р2 = 1 МПа?

 Решение

 1. Запишем уравнение изотермического процесса с целью определения соотношения конечного и начального объёмов

  . (1)

 2. Определим количество теплоты поглощённой процессом

 , (1)

 |Q|=. (2)

 2.3.18. Расширяясь, водород совершил работу А = 6 кДж. Определить количество подводимого тепла в случае изобарного и изотермического процесса.

 1. При изобарном процессе количество передаваемого газу тепла определяется уравнением

 , (1)

на основании, которого можно установить количественное соотношение между работой и изменением внутренней энергии

 . (2)

 2. Изменение внутренней энергии в изобарном процессе, таким образом, составляет

 . (3)

 3. Количество тепла определится в виде суммы

 . (4)

 4. При изотермической схеме протекания процесса температура неизменна, поэтому изменения внутренней энергии не происходит, всё подводимое тепло трансформируется в работу

 . (5)


Физика примеры решения задач