Определите, подводится или отводится тепло на участках 1−2 и 2−3.
1)1−2 отводится, 2−3 отводится
2)1−2 отводится, 2−3 подводится
3)1−2 подводится, 2−3 отводится
4)1−2 подводится, 2−3 подводится
Определите работу газа в процессе 1−2. Ответ приведите в джоулях, при этом в ответе учитывайте знак работы газа.
Определите количество теплоты, подведенной или отведенной от газа в процессе 2−3. Ответ приведите в джоулях, при этом количество теплоты считается положительным, если тепло к газу подводится, и отрицательным, если отводится.
Ответ:
Подводится или отводится тепло - 2)1−2 подводится, 2−3 подводится
Работа газа = 160 Дж
Количество теплоты, подведенной к газу = 300 Дж
Объяснение:
1. Перерисуем данный график в координатах p−V (это сделано на прикрепленном рисунке)
2. Проанализируем график, цикл состоит из изохоры 2-3 , и адиабаты 1-2 (так как на данном этапе внутренняя энергия изменяется путем совершения работы)
3. Нам дано по условию, что внутренняя энергия газа в состоянии 1 равна 120 Дж. Из первого закона термодинамики можем получить, что pΔV = 120 Дж (для исходного состояния).
4. Рассмотрим для начала этап 1-2:
Воспользуемся первым законом термодинамики Q = ΔU + A.
Из этого получаем, что Q=3/2*(p - p
) + (∨R
- ∨R
)
С учетом уравнения Клапейрона–Менделеева pΔV=∨RΔT, получаем, что Q=5*p*V, где работа газа равна 4/3*p*V, а изменение внутренней энергии 11/3*p*V. Нам требуется как раз работа газа. Найдем ее численно: A=4/3*p*V = 120*4/3 = 160 Дж
5. Теперь рассмотрим для начала этап 2-3:
Воспользуемся первым законом термодинамики для изохоры Q = ΔU
Аналогично предыдущему пункту, из этого получаем, что Q=3/2*(p - p
)
Проведя аналогичные расчеты (из уравнения Клапейрона–Менделеева и Гей-Люссака), имеем в итоге, что Q = 5/2*120 Дж = 300 Дж. Теплота в данном случае подводится, так как Q получилось с положительным значением.
6. Подводится или отводится тепло объясняется направлением стрелки движения на участке 1-2 и постоянством давления на участке 2-3. Также на это указывают и положительные знаки полученных ответов.
Ответ: 1-2 отводится, 2-3 подводится