Тема . МКТ. Газовые законы

.05 Уравнение состояния идеального газа

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела мкт. газовые законы
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#27755

Один моль идеального газа переводят из состояния с известным давлением p1  и известным объёмом V1  в состояние с давлением 0,75p1  и объёмом V2 > V1  . Зависимость p(V)  в этом процессе является линейной функцией (рис.). При каких значениях конечного объёма V
 2  температура в данном процессе изменяется монотонно?
(Всеросс., 2012, финал, 10)

PIC

Источники: Всеросс., 2012, ЗЭ, 10

Показать ответ и решение

Зависимость p(V)  – линейная, с-но:

p = p1 − β(V − V1),

где β  – модуль угл. коэффициента прямой. Из графика:

p(V2) = 0,75p1 ⇒

3p = p  − (V − V )β
4 1   1        1

Следовательно

β = ----p1---
    4(V2 − V1)

Поэтому:

                  p1         (     V − V1 )
p = p1 − (V − V1)4(V-−-V-) = p1 1− 4V-−-4V--   (1)
                  2   1             2    1

Выразим температуру из уравнения Менделеева – Клапейрона:

pV  = νRT ⇒ T =  pV-
                νR

И подставим в неё p  из выражения (1)  :

       (            )
            -V-−-V1--  V--      4V2 −-3V1 −-V V--
T = p1 ⋅ 1− 4V2 − 4V1 ⋅νR = p1 ⋅  4V2 − 4V1 ⋅ νR

Выходит, что:

                                         -----p1------
T = T(V ) = k⋅(4V2 − 3V1 − V )V (2), где k = νR (4V2 − 4V1) – числ. константа

График зависимости (2)  – парабола ветвями вниз с вершиной b = (4V2 − 3V1)∕2  :

PIC

По условию температура должна меняться монотонно. Возможны два случая: возрастание или убывание температуры в течение всего процесса. Рассмотрим случай, когда температура возрастает. Это означает, что объёмы V
 1  и V
 2  принадлежат отрезку [0;b]  :

0 ≤ V1 < V2 ≤ b

0 ≤ V1 < V2 ≤ 4V2 −-3V1
                 2

Откуда следует, что:

     3V1
V2 ≥  2

При убывании температуры объёмы V1  и V2  принадлежат отрезку [b;2b]

b ≤ V < V ≤ 2b
    1    2

4V2 −-3V1-≤ V1 < V2 ≤ 4V2 − 4V1
    2

⇒

V1 < V2 ≤ 5V1∕4

Окончательный ответ:

        (       ]
При V  ∈  V , 5V  температура газа монотонно убывает
     2     1 4 1

         3V1
П ри V2 ≥ 2  температура газа монотонно возрастает
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!