Тип 24 № 2965 

Молекулярная физика. Термодинамика (расчетная задача высокого уровня). Термодинамические процессы, вычисление работы, количества теплоты, КПД
i
На диаграмме представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3?
Спрятать решениеРешение. При переходе из начального в конечное состояние объем газа уменьшился, внешние силы над газом совершили работу А. Выполняется первый закон термодинамики: переданное газу количество теплоты Q равно разности изменения внутренней энергии газа
и работы А, совершенной над газом:


Внутренняя энергия идеального газа в состояниях 1 и 3 выражается через значения давления и объема газа:

Работа А при переходе газа из состояния 2 в состояние 3 равна площади под графиком диаграммы в (р, V):

Объединяя все выражения, получаем количество теплоты:







Отрицательное значение величины Q означает, что газ отдал количество теплоты.
Ответ: −700 Дж.
Спрятать критерииКритерии проверки:| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом; II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); III) представлены необходимые математические преобразования и расчеты (подстановка числовых данных в конечную формулу), приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ. | 3 |
| Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования, но имеется один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачеркнуты. И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка. | 2 |
| Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
Ответ: −700 Дж.
а как определить сам газ совершил работу или над ним?
Добрый день!
В принципе, для всех квазиравновесных процессов, никакой разницы нет. Это вопрос удобства, как считать. Эти две работы равны по величине и противоположны по знаку:
. Например, если газ расширяется, можно говорить, что он совершает положительную работу против внешних сил, или, что над ним совершают отрицательную. Ежели он сжимается, то его работа отрицательна, а вот работа внешних сил положительна.
Есть две эквивалентные записи первого начала термодинамики. В одну входит работа газа против внешних сил, во вторую работа внешних сил против газа.
1)
. Внутреннею энергию газа можно изменить передав тепло или совершив работу
2)
. Переданное тепло идет на изменение внутренней энергии и на работу против внешних сил.
Лучше запоминать словесные формулировки, чтобы никакой путаницы не возникало.