Тип 21 № 45487 

Молекулярная физика−электродинамика. Качественная задача. Термодинамика
i
Один моль одноатомного идеального газа участвует в циклическом процессе 1–2–3–4–1, график которого изображён на рисунке в координатах p–T, где p — давление газа, T — абсолютная температура. Опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики, сравните модуль работы газа в процессе 2–3 и модуль работы внешних сил в процессе 4–1. Постройте график цикла в координатах p–V, где p — давление газа, V объём газа.
Спрятать решениеРешение. 
Опишем процессы, происходящие с газом на каждом участке.
На 1–2 объем газа не меняется, происходит изохорное нагревание, причем и температура, и давление увеличиваются в 6 раз.
На 2–3 температура газа не меняется, происходит изотермическое расширение, при этом давление газа уменьшилось в 2 раза. Согласно закону Бойля — Мариотта
объем газа увеличился в 2 раза.
На 3–4 объем газа не меняется, происходит изохорное охлаждение, причем и температура, и давление газа уменьшаются в 3 раза.
На 4–1 давление газа не меняется, происходит изобарное охлаждение, причем температура газа уменьшилась в 2 раза. По закону Гей-Люссака
объем газа также уменьшается в 2 раза.
Построим график данного цикла в координатах p–V.
Работа газа в координатах p–V находят как площадь фигуры под графиком. В процессе 2–3 работа газа равна площади криволинейной трапеции, а в процессе 4–1 модуль работы газа равен площади прямоугольника. Очевидно, что работа, совершенная газом в процессе 2–3 больше работы, совершенной над газом в процессе 4–1.
Ответ: работа газа в процессе 2–3 больше работы над газом в процессе 4–1.
Спрятать критерииКритерии проверки:| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов | 3 |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеется один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не использованы одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т.п.) И (ИЛИ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочёт. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты. И (ИЛИ) В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения | 2 |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев. Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, но в нём не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки. ИЛИ Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, 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: работа газа в процессе 2–3 больше работы над газом в процессе 4–1.