Задачи › Первый закон, работа газа

Процессы в сосуде

  1. Процессы в сосуде

    ВсОШ 2012/13, 10 кл.
    6/10

    Горизонтально расположенный теплоизолированный цилиндрический сосуд разделён на два отсека неподвижной теплопроводящей перегородкой. Второй отсек отделён от атмосферы подвижным не проводящим тепло поршнем. Оба отсека наполнены азотом; система находится в равновесии. Газ в первом отсеке быстро нагревают. Известно, что с момента сразу после нагрева до восстановления теплового равновесия суммарная внутренняя энергия газа изменилась на \(\Delta U\). Найдите изменение внутренней энергии \(\Delta U_1\) азота в первом отсеке за тот же промежуток времени. Теплоёмкостями сосуда и поршней можно пренебречь.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Во втором отсеке газ расширяется при постоянном давлении атмосферы. Учтите работу, которую совершает этот газ, и то, что азот — двухатомный газ.

    Ответ

    \(\Delta U_1 = \dfrac{7}{2}\,\Delta U\).

    Решение

    Сосуд теплоизолирован, поэтому первое начало термодинамики для системы выглядит так: \[0 = \Delta U + p_0\Delta V_2,\] где \(p_0\) — атмосферное давление снаружи подвижной перегородки, \(\Delta V_2\) — изменение объёма второго отсека. Уравнение состояния газа во втором отсеке: \[p_0\Delta V_2 = \nu_2 R\,\Delta T_2.\] Запишем первое начало термодинамики для каждого газа: \[\Delta U_1 + \Delta U_2 + p_0\Delta V_2 = \Delta U_1 + \frac{5}{2}\nu_2R\Delta T_2 + p_0\Delta V_2 = \Delta U_1 - \frac{7}{2}\Delta U = 0.\] Отсюда получаем окончательный ответ: \[\Delta U_1 = \frac{7}{2}\,\Delta U.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи