Один моль идеального одноатомного газа участвует в процессе, его график V−р дан ниже (V — объем, p — давление). Определите, получает газ теплоту или отдает в процессах
Рассмотрим процессы, происходящие с идеальным газом. В процессе 1–2 объем газа не изменяется, давление увеличивается. Следовательно, при изохорном процессе температура газа увеличивается. При изохорном нагревании газ работу не совершает, его внутренняя энергия увеличивается. Следовательно, по первому закону термодинамики 
количество теплоты имеет положительное значение, значит, газ теплоту получает.
В процессе 2–3 давление и объем увеличиваются, при этом давление прямо пропорционально объему 
Выясним, как меняется в этом процессе температура. Из уравнения перехода газа из одного состояния в другое 
получаем:
или 
Из полученного соотношения делаем вывод, что при увеличении объема температура газа также увеличивается.
При расширении работа, совершенная газом, положительна; при нагревании внутренняя энергия газа увеличивается. Тогда по первому закону термодинамики количество теплоты в данном процессе положительное, газ теплоту получает.
| 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 |
Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, который изображён на рисунке в переменных U–p, где U — внутренняя энергия газа, p — его давление. Опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики, определите, получает ли газ положительное количество теплоты или отдаёт его в процессах
Из графика следует, что в процессе 1–2 внутренняя энергия газа не изменяется, а его давление увеличивается. Так как внутренняя энергия одноатомного идеального газа определяется формулой 
то температура газа постоянного количества не изменяется. Данный процесс является изотермическим. Тогда по закону Бойля-Мариотта 
делаем вывод, что при увеличении давления его объем уменьшается. При сжатии газ совершает отрицательную работу. По первому закону термодинамики 
делаем вывод, что количество теплоты, передаваемое газу в данном процессе отрицательное.
В процессе 2–3 внутренняя энергия газа зависит от давления прямо пропорционально. Тогда из формулы 
следует, что объем газа в данном процессе не изменяется. При этом давление увеличивается, температура вследствие увеличения внутренней энергии также увеличивается. При неизменном объеме газ работу не совершает. Следовательно, по первому закону термодинамики для изохорного процесса 
газ в данном процессе получает положительное количество теплоты.
Ответ: в 1–2 — отдает, в 2–3 — получает.
| 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 |
Наверх