Тема . МКТ. Термодинамика

.04 Антикайфовый процесс

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

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#31697

С идеальным одноатомным газом проводят циклический процесс. Расширение газа (см. рис.) можно описать графиком в виде дуги окружности 1 – 2 с центром в начале координат на pV  - диаграмме (p
 0   и V
 0   – некоторые фиксированные давление и объём). Неравновесное сжатие газа 2 – 1 характеризуется пренебрежимо малым теплообменом с окружающей средой. Радиусы, проведённые в точки 1 и 2, составляют углы   ∘
30 и    ∘
15 с осями p ∕p0   и V ∕V0   соответственно.
1. Найти отношение температур в состояниях 1 и 2.
2. Найти угол с горизонтальной осью, который составляет радиус, проведённый в точку с теплоёмкостью равной нулю в процессе расширения 1 – 2, если такая существует. Дать значение любой тригонометрической функции угла.
3. Найти отношение работы газа за цикл к работе газа при расширении.
(«Физтех», 2021, 11 )

PIC

Источники: Физтех, 2021, 11

Показать ответ и решение

1) Для точки 1 p1V1 = νRT1   , а для точки 2 p2V2 = νRT2   . Для любой точки на окружности p = p0R  sin φ  V  = V0R cos φ  (см. рис.)

PIC

Тогда

                                                 √ --
T1-=  p1V1-= p-)R-sinα-⋅-V0R-cosα- = cos-αsin-α =   3
T2    p2V2   p0R  sin β ⋅ V0R cosβ   sinβ cos β

2) Запишем первое начало термодинамики

                      3                       5        3
δQ =  dU + δA   δQ  = 2-(pdV + V dp) + pdV  = 2-pdV +  2V dp

найдем, чему равно dp  и dV

dp = p0R cos φdφ   dV  = − V0R sin φd φ

Подставляем

        5                         3
δQ  = − -p0R sin φ ⋅ V0R sin φd φ +--V0R cosφ ⋅ p0R cos φdφ
        2                         2

δQ =  − 5p V R2 sin2φd φ + 3-p V R2 cos2φd φ
        2 0 0              2  0 0

Заменим cos2φ  на 1 − sin2 φ  .

           8-      2   2       3-     2
δQ (φ) = − 2 p0V0R  sin  φd φ + 2p0V0R  dφ

В процессе 1-2 угол φ  уменьшается, dφ <  0  . Найдем, когда δQ  = 0

                                                ∘ --
         2   2        3-     2                    3-
− 4p0V0R   sin  φdφ +  2p0V0R  dφ = 0 ⇔  sinφ =    8

3) Чтобы найти искомое отношение, нужно найти работу при расширении. Для этого найдем площадь сектора обозначенный синим (ABC  ), прибавим площадь зеленого треугольника (ACD  ) и вычтем площадь синего треугольника A ℰB  (см. рис.)

PIC

То есть

A12 = S сект ABC + S△ACD  − S △ABE

Также можно через интеграл

     ∫           ∫
A  =    pdV =  −    p0R sin φ ⋅ V0R sin φdφ

Тогда

                ∫β                    ∫β
A12 = − p0V0R2    sin2φd φ = − p0V0R2    1-+-cos2-φdφ
                                              2
                α                     α

               ∫β              ∫β
              2   dφ-        2    cos2φd-φ-
A12 = − p0V0R      2 −  p0V0R        2
               α               α

                [φ      sin 2φ    ]
A12 =  − p0V0R2  --|βα −  -----|2αβ
                 2        4

                [                     ]
               2 β-−--α   sinβ-−--sin-α
A12  = − p0V0R      2   −       4

Работа A2 −1

A   =  − ΔU   =  − 3νR (T −  T )
  21        21     2     1    2

Подставив νRT1  = p0R sin αV0 cosα  , νRT2  =  p0R sin βV0 cosβ  , получим ответ

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!