План занятия
Внутренняя энергия идеального газа.
Изменение внутренней энергии в тепловых процессах. Первый закон термодинамики. Определение количества теплоты. Работа газа как площадь под графиком процесса.
Алгебраический характер первого закона термодинамики (правило знаков). Первый закон термодинамики в изопроцессах. Адиабатический процесс.
Теплоемкость. Теплоемкость газа в изопроцессах.
Задачи
2.2.1. Одноатомный идеальный газ расширяется из некоторого начального состояния с объемом 
до объема 
один раз изотермически, второй изобарически, третий адиабатически. В каком процессе газ совершает большую работу? Получает большее количество тепла?
2.2.2. Некоторое количество идеального одноатомного газа участвует в процессе, в ходе которого сначала давление газа изохорически увеличили в 
раза, а затем его объем изобарически увеличили в 
раза. Какое количество теплоты сообщают газу в указанном процессе? Начальное давление и объем газа 
Па и 
л соответственно.
2.2.3. В цилиндре с одной стороны от закрепленного поршня находится 1 моль одноатомного идеального газа при температуре 
, с другой стороны вакуум. Пружина недеформирована. Поршень освобождают, и после установления равновесия объем газа увеличивается вдвое. Найти температуру газа в конечном состоянии. Теплоемкостью цилиндра и поршня, а также потерями тепла пренебречь.
2.2.4. Найти теплоемкость одного моля одноатомного идеального газа в изохорическом, изобарическом, изотермическом и адиабатическом процессах?
2.2.5. Для одноатомного идеального газа построить графики изохорического, изотермического, изобарического и адиабатического процессов в координатных осях 
, где 
и 
- количество полученной газом теплоты и его работа в рассматриваемом процессе.
|
|
2.2.6. Давление одноатомного идеального газа зависит от его объема так, как показано на рисунке (кривая 0-3). На этом же рисунке пунктиром показаны графики изотермического (кривая 1), и адиабатического процессов (кривая 2). Как изменяется температура газа в процессе 0-3? Получает или отдает газ тепло в этом процессе? Что можно сказать про теплоемкость газа в этом процессе?
2.2.7. На рисунке в координатах «давление – объем» изображен циклический процесс, происходящий с 
молями идеального одноатомного газа. Процесс 3-1 является адиабатическим, объем газа в этом процессе уменьшается в три раза. Процесс 1-2 изобарический, 2-3 -- изохорический. Какую работу совершил газ при сжатии, если известно, что работа газа за цикл 1-2-3-1 равна , а температура газа в состоянии 1 равна 
?
2.2.8. В вертикальном цилиндрическом сосуде под тяжелым поршнем при температуре окружающей среды находится одноатомный идеальный газ. Поршень поднимают на высоту 
так, что температура воздуха в сосуде не изменяется. Затем сосуд теплоизолируют и отпускают поршень. На какой высоте по отношению к его первоначальному положению поршень окажется к тому моменту, когда его колебания прекратятся? Теплоемкостью сосуда и поршня пренебречь. Атмосферное давление мало.
Домашнее задание
1. Найти внутреннюю энергию одноатомного идеального газа, занимающего объем 
при давлении 
. То же для двухатомного газа. Как изменится энергия воздуха в комнате, если его нагреть от температуры до температуры 
?
|
|
2. Некоторое количество идеального одноатомного газа сначала расширяется изотермически. При этом газ совершает работу 
Дж. Затем газ нагревают изобарически, сообщая ему в раза большее количество теплоты. Какую работу совершит газ во втором случае?
3. Определить работу, совершаемую идеальным газом в процессе, график которого в координатах «давление-объем» приведен на рисунке. Здесь 
и 
- известные числа.
4. Изменение состояния одного моля идеального одноатомного газа происходит по закону 
(
- целое положительное число). Что происходит с внутренней энергией газа, если его объем возрастает в таком процессе?
5. Одно и то же количество теплоты сообщается двум одноатомным идеальным газам: первому - в изотермическом процессе, второму - в изобарическом. Определить отношение работ, совершенных газами в этих процессах.
6. Температура одноатомного идеального газа повышается на величину 
один раз при постоянном объеме, второй раз при постоянном давлении. Найти отношение количеств теплоты, сообщаемых газу в этих процессах.
7. молей одноатомного идеального газа переводят из начального состояния 1 в конечное состояние 4 в процессе, изображенном на рисунке в координатах «давление - абсолютная температура» (процессы 1-2 и 3-4 изобарические). Найти количество теплоты, сообщенное газу в этом процессе, если известно, что температуры газа в состояниях 1 и 3, а также в состояниях 2 и 4 одинаковы. 
.
8. С молями одноатомного идеального газа происходит процесс, в котором давление газа зависит от его объема так, как показано на рисунке. Известны начальная и конечная температуры газа и . Какое количество теплоты было подведено к газу?
|
|