Тип 24 № 42290 
Молекулярная физика. Термодинамика (расчетная задача высокого уровня). Термодинамические процессы, вычисление работы, количества теплоты, КПД
i
Решение. Проанализируем процессы, происходящие с идеальным газом. На участке 1−2 объем газа изобарно уменьшается. Следовательно, согласно закону Гей-Люссака 
его температура также уменьшается. Тогда газ совершает отрицательную работу, его внутренняя энергия уменьшается. По первому закону термодинамики 
то есть газ теплоту отдает.
На участке 2−3 и объем, и давление увеличиваются прямо пропорционально, следовательно, температура увеличивается. Таким образом, работа газа положительна, внутренняя энергия увеличивается, газ теплоту получает.
На участке 3−1 объем газа уменьшается в 2 раза, давление уменьшается в 4 раза, следовательно, температура уменьшается. Значит, работа газа отрицательна, внутренняя энергия уменьшается, газ теплоту отдает.
В результате анализа процессов делаем вывод, что газ получает теплоту на участке 2−3. Найдем это количество теплоты.
Работа газа найдем как площадь фигуры под графиком:
Изменение внутренней энергии на данном участке:
Тогда полученное газом количество теплоты по первому закону термодинамики
Найдем работу, совершенную газом за цикл как площадь фигуры:
Тогда КПД цикла:
Ответ: 5%.
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 расчёты, 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 объёме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты. 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 нём 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: 5%.
