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

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#47439

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

Показать ответ и решение

PIC

1) Пусть радиус, проведенный в произвольную точку процесса 1 2 , составляет угол α  с горизонтальной осью. Найдем связь температуры в этой точке с углом α  . Обозначим через r  радиус дуги окружности. Тогда

                                                       2
P V = vRT,    P--=  rsinα,   V--=  rcos α ⇒  T = P0V0r--sin2-α
              P0             V0                       2vR

У нас α  = 60 ∘,α  = 15∘
  1        2 , x = T1 =  sin2α1=  √3--
    T2    sin2α2  .

2) Для элементарного процесса в процессе 1-2

ΔQ  = v 3R ΔT  + P ΔV
        2

Теплоемкость равна нулю при ΔQ  = 0  . Выразим ΔQ  через α  и ΔT  .

P ΔV  =  P0rsinα ⋅ ΔV  = P0r sinα ⋅ (− V0r sin α ⋅ Δ α)

Выразим Δ α  через ΔT  . Так как T =  P0V0r22vsRin2α-  , то

       P0V0r2-
ΔT  =   2vR   cos2α ⋅ 2Δ α

Тогда

             sin2α
PΔV   = − vR ------ ⋅ ΔT
             cos2 α

          (         2  )               2         2
ΔQ   = vR   3-−  sin--α-  ΔT  = vR -3c(os-α-−--5sin-α)ΔT
            2    cos2α            2  cos2α − sin2α

ΔQ  = 0  при      2        2
3 cos α − 5 sin  α = 0  . Отсюда        ∘ --
         3
tgα  =   5   . Итак, теплоемкость равна нулю при         ∘ --
           3
tgαK  =    5   .

3) Работа в процессе расширения 1-2 A12 =  ΣP ΔV  =  P0V0S12   . Здесь S12   - «площадь» под дугой 1-2.

S12 = S012 + S02C − S01D

          α  − α    1                   1
S12 = πr2 -1----2-+ --rcos α2 ⋅ rsinα2 −--rcos α1 ⋅ rsinα1 =
            2π      2                   2

= 1-r2[2(α  − α ) + sin2α  − sin 2α ]
  4       1    2          2        1

          1                                         1               √ --
⇒  A12 =  -P0V0r2 [2(α1 − α2) + sin 2α2 − sin2 α1] = -P0V0r2 [π + 1 −   3]
          4                                         8

Изменение внутренней энергии

                                                                      --
U  − U  =  vC  (T  − T ) = 3-P V r2 [sin2α  −  sin 2α ] = 3P  V r2[1 − √ 3]
 2     1     V   2    1    4  0 0         2        1    8  0 0

                                                       √ --
 A     Q12 + 0    U2 − U1 + A12        U2 − U1    4 − 4  3 + π
A---=  --A-----=  -----A--------=  1 + --A-----=  ----√--------≈ 0,09.
  12       12             12                 12      1 −   3 + π
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!