сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 11 № 107
i

Один моль иде­аль­но­го од­но­атом­но­го газа на­гре­ва­ют сна­ча­ла изо­хор­но, потом  — в про­цес­се, при ко­то­ром тем­пе­ра­ту­ра про­пор­ци­о­наль­на квад­ра­ту объёма  левая круг­лая скоб­ка Т= альфа V в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка . Во сколь­ко раз теплоёмкость газа во вто­ром про­цес­се боль­ше, чем в пер­вом?

 

Ответ округ­лить до од­но­го де­ся­тич­но­го знака после за­пя­той, т. е., на­при­мер, 2,7.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

1)  При изо­хор­ном про­цес­се ра­бо­та газа равна 0, из­ме­не­ние внут­рен­ней энер­гии \Delta U= дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби \nu R левая круг­лая скоб­ка T_2 минус T_1 пра­вая круг­лая скоб­ка .

По пер­во­му за­ко­ну тер­мо­ди­на­ми­ки ко­ли­че­ство теп­ло­ты Q=A плюс \Delta T= дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби \nu R левая круг­лая скоб­ка T_2 минус T_1 пра­вая круг­лая скоб­ка .

Ко­ли­че­ство теп­ло­ты при на­гре­ва­нии Q=C_V левая круг­лая скоб­ка T_2 минус T_1 пра­вая круг­лая скоб­ка .

Сле­до­ва­тель­но, при изо­хор­ном про­цес­се теп­ло­ем­кость газа C_V= дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби \nu R.

2)  Во вто­ром про­цес­се при­ме­ним урав­не­ние пе­ре­хо­да газа из од­но­го со­сто­я­ния в дру­гое:

 дробь: чис­ли­тель: p_2V_2, зна­ме­на­тель: T_2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: p_3V_3, зна­ме­на­тель: T_3 конец дроби .

С уче­том за­ви­си­мо­сти тем­пе­ра­ту­ры од объ­е­ма:

 дробь: чис­ли­тель: p_2V_2, зна­ме­на­тель: альфа V в квад­ра­те _2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: p_3V_3, зна­ме­на­тель: альфа V в квад­ра­те _3 конец дроби \Rightarrow дробь: чис­ли­тель: p_2, зна­ме­на­тель: V_2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: p_3, зна­ме­на­тель: V_3 конец дроби .

Сле­до­ва­тель­но, дав­ле­ние прямо про­пор­ци­о­наль­но объ­е­му p= бета V. Ра­бо­ту газа най­дем из гра­фи­ка пря­мой про­пор­ци­о­наль­но­сти в ко­ор­ди­на­тах  левая круг­лая скоб­ка p, V пра­вая круг­лая скоб­ка как пло­щадь тра­пе­ции:

A= дробь: чис­ли­тель: p_2 плюс p_3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби левая круг­лая скоб­ка V_3 минус V_2 пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: бета левая круг­лая скоб­ка V_3 в квад­ра­те минус V_2 в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Из­ме­не­ние внут­рен­ней энер­гии в этом про­цес­се равно

\Delta U=U_3 минус U_2= дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби левая круг­лая скоб­ка p_3V_3 минус p_2V_2 пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 3 бета левая круг­лая скоб­ка V_3 в квад­ра­те минус V_2 в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Тогда ко­ли­че­ство теп­ло­ты, по­лу­чен­ное в этом про­цес­се равно

Q=A плюс \Delta U= дробь: чис­ли­тель: бета левая круг­лая скоб­ка V_3 в квад­ра­те минус V_2 в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 3 бета левая круг­лая скоб­ка V_3 в квад­ра­те минус V_2 в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =2 бета левая круг­лая скоб­ка V_3 в квад­ра­те минус V_2 в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка .

Из урав­не­ния со­сто­я­ния иде­аль­но­го газа pV=\nu RT для дан­но­го про­цес­са  бета V в квад­ра­те =\nu RT.

Тогда ко­ли­че­ство теп­ло­ты в дан­ном про­цес­се Q=2\nu R левая круг­лая скоб­ка T_3 минус T_2 пра­вая круг­лая скоб­ка .

Сле­до­ва­тель­но, в дан­ном про­цес­се теп­ло­ем­кость газа равна C=2\nu R.

3)  На­хо­дим от­но­ше­ние теп­ло­ем­ко­стей в этих про­цес­сах:

 дробь: чис­ли­тель: C, зна­ме­на­тель: C _V конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2\nu R, зна­ме­на­тель: 1,5\nu R конец дроби \approx1,3.

Ответ: 1,3.

Классификатор: МКТ и тер­мо­ди­на­ми­ка. Теплоёмкость