сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 21 № 2725
i

Име­ет­ся сосуд, со­дер­жа­щий два от­се­ка с кла­па­ном на пе­ре­го­род­ке, при­чем объем од­но­го от­се­ка в 3 раза мень­ше дру­го­го. Кон­струк­ция кла­па­на та­ко­ва, что он от­кры­ва­ет­ся, если раз­ность дав­ле­ний пре­вы­ша­ет опре­де­лен­ную ве­ли­чи­ну р, оста­ет­ся от­кры­тым в те­че­ние вре­ме­ни, до­ста­точ­но­го для уста­нов­ле­ния теп­ло­во­го рав­но­ве­сия во всем со­су­де, а потом за­кры­ва­ет­ся. Пер­во­на­чаль­но в обоих от­се­ках на­хо­дит­ся иде­аль­ный од­но­атом­ный газ при дав­ле­нии р и тем­пе­ра­ту­ре Т. Газ в мень­шем от­се­ке на­чи­на­ют на­гре­вать до тех пор, пока не от­кро­ет­ся кла­пан. Затем на­грев пре­кра­ща­ют и воз­об­нов­ля­ют его, после того, как кла­пан за­кро­ет­ся. Ка­ко­ва будет тем­пе­ра­ту­ра газа, когда кла­пан за­кро­ет­ся в чет­вер­тый раз?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Пер­вое от­кры­ва­ние: в со­от­вет­ствии с за­ко­ном Шарля  P 1_1=2 P и T 1_1=2 T, где P1, T1  — дав­ле­ние и тем­пе­ра­ту­ра в пер­вом от­се­ке в мо­мент от­кры­ва­ния кла­па­на. В со­от­вет­ствии с за­ко­ном со­хра­не­ния энер­гии:

 дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби v \mathrmRT 1_1 плюс дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на 3 v \mathrmRT= дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби умно­жить на 4 v \math RT левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка \Rightarrow2 T плюс 3 T=4 T левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка \Rightarrow дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби T\Rightarrow P левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби P,

где P(1), T(1)  — дав­ле­ние и тем­пе­ра­ту­ра после за­кры­ва­ния кла­па­на.

Вто­рое от­кры­ва­ние. Ана­ло­гич­но пер­во­му от­кры­ва­нию:  P 1_2= дробь: чис­ли­тель: 9, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби P и T 1_2= дробь: чис­ли­тель: 9, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби T, где P12 и T12  — дав­ле­ние и тем­пе­ра­ту­ра в пер­вом от­се­ке в мо­мент вто­ро­го от­кры­ва­ния кла­па­на. Имеем:

T 1_2 плюс 3 T левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка =4 T левая круг­лая скоб­ка 2 пра­вая круг­лая скоб­ка \Rightarrow дробь: чис­ли­тель: 9, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби T плюс дробь: чис­ли­тель: 15, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби T=4 T левая круг­лая скоб­ка 2 пра­вая круг­лая скоб­ка \Rightarrow T левая круг­лая скоб­ка 2 пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби T \Rightarrow P левая круг­лая скоб­ка 2 пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби P,

где P(2), T(2)  — дав­ле­ние и тем­пе­ра­ту­ра после вто­ро­го за­кры­ва­ния кла­па­на.

Тре­тье от­кры­ва­ние. Ана­ло­гич­но пер­во­му и вто­ро­му от­кры­ва­ни­ям:  P 1_3= дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби P и  T 1_3= дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби T, где P13, T13  — дав­ле­ние и тем­пе­ра­ту­ра в пер­вом от­се­ке в мо­мент тре­тье­го от­кры­ва­ния кла­па­на. Имеем:

T 1_3 плюс 3 T левая круг­лая скоб­ка 2 пра­вая круг­лая скоб­ка =4 T левая круг­лая скоб­ка 3 пра­вая круг­лая скоб­ка \Rightarrow дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби T плюс дробь: чис­ли­тель: 9, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби T=4 T левая круг­лая скоб­ка 3 пра­вая круг­лая скоб­ка \Rightarrow T левая круг­лая скоб­ка 3 пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 7, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби T \Rightarrow P левая круг­лая скоб­ка 3 пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 7, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби P,

где P(3), T(3)  — дав­ле­ние и тем­пе­ра­ту­ра после вто­ро­го за­кры­ва­ния кла­па­на.

Четвёртое от­кры­ва­ние. Ана­ло­гич­но пер­во­му, вто­ро­му и тре­тье­му от­кры­ва­ни­ям: P1_4= дробь: чис­ли­тель: 11, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби P и T 1_4= дробь: чис­ли­тель: 11, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби T, где P14, T14  —дав­ле­ние и тем­пе­ра­ту­ра в пер­вом от­се­ке в мо­мент чет­вер­то­го от­кры­ва­ния кла­па­на. Имеем:

 T 1_4 плюс 3 T левая круг­лая скоб­ка 3 пра­вая круг­лая скоб­ка =4 T левая круг­лая скоб­ка 4 пра­вая круг­лая скоб­ка \Rightarrow дробь: чис­ли­тель: 11, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби T плюс дробь: чис­ли­тель: 21, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби T=4 T левая круг­лая скоб­ка 4 пра­вая круг­лая скоб­ка \Rightarrow T левая круг­лая скоб­ка 4 пра­вая круг­лая скоб­ка =2T.

Ответ: 2T.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­нияБаллы
Закон Шарля для пер­во­го от­кры­ва­ния2
За­пи­сан закон со­хра­не­ния энер­гии для пер­во­го от­кры­ва­ния6
Закон Шарля для вто­ро­го от­кры­ва­ния1
Закон со­хра­не­ния энер­гии для вто­ро­го от­кры­ва­ния3
Закон Шарля для тре­тье­го от­кры­ва­ния1
Закон со­хра­не­ния энер­гии для тре­тье­го от­кры­ва­ния3
Закон Шарля для чет­вер­то­го от­кры­ва­ния1
По­лу­чен пра­виль­ный ответ3
Мак­си­маль­ный балл20
Классификатор: МКТ и тер­мо­ди­на­ми­ка. Внут­рен­няя энер­гия иде­аль­но­го газа