Изобара против процесса с p пропорциональным V
4/10Для увеличения температуры одноатомного идеального газа на \(\Delta T = 10\,\text{К}\) в изобарном процессе понадобилось на \(\Delta Q = 900\,\text{Дж}\) теплоты больше, чем в процессе с прямо пропорциональной зависимостью давления от объема.
Какую работу совершит внешняя сила при медленном сжатии этого газа без подведения теплоты к тому моменту, когда температура газа увеличится на \(\Delta T_1 = 3\,\text{К}\)? Во всех процессах число моль газа одинаковое. Ответ приведите в \(\text{Дж}\) с округлением до целого числа.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаПри сжатии без теплообмена работа внешней силы равна изменению внутренней энергии газа. Для процесса \(p \propto V\) найдите теплоту через изменение температуры и сравните с изобарой.
РешениеВ процессе \(p = \alpha V\) к газу подводят количество теплоты \[Q_1 = U_2 - U_1 + A_{12} = \frac{3}{2}\left(p_2V_2 - p_1V_1\right) + \frac{1}{2}\left(p_2V_2 - p_1V_1\right) = 2\nu R\,\Delta T .\] В изобарном процессе к газу подводят количество теплоты \(Q_2 = \dfrac{5}{2}\nu R\,\Delta T\). Тогда \(\Delta Q = \dfrac{1}{2}\nu R\,\Delta T\), отсюда \(\nu R = 2\dfrac{\Delta Q}{\Delta T}\). В процессе без подвода теплоты (первое начало термодинамики) \(0 = U_2 - U_1 + A_{ГАЗА}\), далее \(A_{ВН} = -A_{ГАЗА}\), тогда \[A_{ВН} = U_2 - U_1 = \frac{3}{2}\,\nu R\,\Delta T_1 = 3\,\frac{\Delta T_1}{\Delta T}\,\Delta Q .\]
Похожие задачи
- Отношение теплоёмкостей газа ИОШ 2013/14, 9-11 кл.
- Теплоёмкость процесса с работой над гелием «Шаг в будущее» 2018/19, 10 кл.
- Теплота в процессе V ∝ T^α Росатом 2019/20, 11 кл.
- Подвод теплоты при заданном отношении работы к ΔU Физтех 2024/25, 10 кл.
- Это что за газ? ВсОШ 2011/12, 10 кл.
- Диссоциация двухатомного газа МОШ 2015/16, 11 кл.