Самостоятельная работа по теме «Тепловые явления. Первый закон термодинамики»

Самостоятельная работа по теме «Тепловые явления. Первый закон термодинамики»

Вариант 1

1. В баллоне находится неон массой 2 кг при температуре 300 К. Чему равна его внутренняя энергия?

2. Газ находится в сосуде под давлением 2,5 *10⁴ Па. При сообщении газу 6* 10⁴ Дж теплоты он изобарно расширился и объём его увеличился на 2 м³. На сколько изменилась внутренняя энергия газа? Как изменилась температура газа?

3. На рисунке показаны различные процессы изменения состояния в идеальном газе. а) Назовите процессы. б) В каком из процессов совершается большая работа? Чему она равна?

 

Вариант 2

1. КПД идеального теплового двигателя 45 %. Какова температура нагревателя, если температура холодильника 2⁰С?

2. Какую работу совершил водород массой 3 кг при изобарном нагревании на 10 К?

3. На рисунке показан процесс изменения состояния идеального газа. а) Назовите процесс. б) Какую работу совершил газ, если ему сообщили в этом процессе 6*10³ Дж. Теплоты?

 

 

 

Вариант 3

1. При температуре 127 ⁰ С находится гелий, количество вещества которого 1 моль. Какова его внутренняя энергия?

2. При адиабатном процессе идеальный газ совершает работу, равную 3*10¹⁰ Дж. Чему равно изменение внутренней энергии газа? Нагревается или охлаждается газ при этом? Ответ обоснуйте.

3. Газ переводится из состояния 1 в состояние 2 двумя способами: 1-а-2; 1-б-2. а) В каком из этих случаев совершается большая работа? Б) Какому состоянию газа соответствует наименьшая температура?

Вариант 4

1. Внутренняя энергия идеального одноатомного газа, находящегося при температуре 300 К, равна 415 Дж. Каково количество вещества данного газа?

2. Аргон и неон изобарно нагревают на 5 К. Одинаковую ли работу совершают газы в этом случае? Ответ обоснуйте. (Массы газов считать равными).

3. На рисунке показан переход газа из состояния 1 в состояние 2. а) Назовите процесс. б).Чему равно изменение внутренней энергии газа, если ему при этом сообщено 4*10 ⁷ Дж теплоты?

 

 

Ответы

Вариант 1.

1. U≈ 4*10⁵ Дж.

2. Δ U = 10⁴ Дж, Δ U > 0. Температура газа увеличивалась..

3. а) аб- изобарное расширение (нагревание); ав- изотермическое расширение; аг- изохорное охлаждение.

б) Наибольшая работа совершается при изобарном расширении (нагревании). А= 1,2 *10⁴ Дж.

Вариант 2

1. Т ₁= 500 К.

2. А≈ 125 кДж.

3. а) изотермическое расширение, так как по графику рV= const.

б) уравнение первого закона термодинамики А= Q. Так как Δ U =0, А= 6*10 ³ Дж.

Вариант 3

1. U≈ 5 кДж.

2. Δ U= -3*10 ¹⁰ Дж., ΔU < 0, внутренняя энергия газа уменьшается, следовательно, газ охлаждается.

3.

а) А (1-а-2) > А (1-б-2) в 5 раз;

б) наименьшая температура соответствует состоянию (б).

вариант 4

1. ν≈ 111 моль.

2. А₂ = 2А₁.

3. а) изохорное нагревание

б) Δ U = Q = 4*10⁷ Дж, так как в изохорном процессе А=0.