Нагрев газа в двух сосудах
3/10В двух одинаковых сосудах содержится одноатомный идеальный газ. Температуры газов в сосудах одинаковы, а давления отличаются в два раза. Газам сообщают одинаковые количества теплоты, и газ в одном сосуде нагревается до абсолютной температуры \(T\), в другом — до абсолютной температуры \(\frac{4T}{3}\). Найти начальную температуру газов. Изменением объема сосудов при нагревании пренебречь.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаКоличество вещества газа в сосудах различно: оно пропорционально давлению. Запишите первое начало термодинамики для изохорического нагрева в обоих сосудах.
Ответ\(T_0 = \dfrac{2}{3}\,T\).
РешениеПусть начальная температура газов равна \(T_0\). Из закона Клапейрона–Менделеева для газов в сосудах \(p_1 V = \nu_1 R T_0\) и \(\frac{p_1}{2} V = \nu_2 R T_0\), где \(V\) — объем сосудов, откуда \(\nu_2 = \nu_1/2\). Процесс изохорический, поэтому газы не совершают работу, и по первому закону термодинамики \[Q = \frac{3}{2}\,\nu_1 R\,(T - T_0), \qquad Q = \frac{3}{2}\,\frac{\nu_1}{2}\,R\left(\frac{4T}{3} - T_0\right).\] Приравнивая правые части, получим \[T - T_0 = \frac{1}{2}\left(\frac{4T}{3} - T_0\right) \quad\Rightarrow\quad T_0 = \frac{2}{3}\,T.\]
Похожие задачи
- Остановка движущегося сосуда с газом «Шаг в будущее» 2010/11, 11 кл.
- Температура после выравнивания давлений гелия Ведомственная 2013/14, 10 кл.
- Нагреватель в баллоне с газом Курчатов 2016/17, 11 кл.
- Внутренняя энергия воздуха в комнате СПбГУ 2017/18, 11 кл.
- Газ с процессом pV³=const Росатом 2018/19, 11 кл.
- Распад молекул азота «Шаг в будущее» 2019/20, 11 кл.