Домашнее задание №29
Тема: "Сохранение полной энергии в задачах термодинамики"
Попробуйте решить пять задач:
1. На р–V-диаграмме (см. рисунок) изображён процесс расширения газа, при котором он переходит из состояния 1 с давлением р и объёмом V в состояние 2 с давлением р/2 и объёмом 2V. Найдите количество теплоты, которое сообщили этому газу. Линия 1–2 – отрезок прямой.
2. В двух теплоизолированных сосудах с объёмами 2 л и 5 л, соединенных тонкой трубкой с краном, находится гелий под давлениями 30 кПа и 16 кПа соответственно, но при разных температурах. Каким будет давление после открывания крана и установления теплового равновесия?
3. В вертикальном теплоизолированном цилиндре под поршнем находится некоторое количество гелия. На поршне лежит груз с массой, равной массе поршня. Груз мгновенно убирают и дожидаются прихода системы к равновесию. На сколько процентов увеличится высота, на которой находится поршень? Над поршнем газа нет. Считать, что за время движения поршня газ не успевает обменяться теплом с поршнем и цилиндром.
4. В очень длинном горизонтальном цилиндре между двумя поршнями массами 0,4 кг и 0,8 кг, находится 0,1 моль гелия при температуре 150 К. Вначале поршни удерживают в покое, затем одновременно отпускают. Найдите максимальную скорость более лёгкого поршня. Трением, теплообменом и механической энергией газа пренебречь. Вне поршней газа нет.
5. Моль гелия расширяется в процессе p2V = const так, что изменение температуры газа составило ΔT = 0,3 градуса. Какую по величине работу совершил газ, если относительные изменения его давления Δр/р, объёма ΔV/V и температуры газа ΔТ/Т малы?
Полезные статьи:
1. Черноуцан А. Сохранение полной энергии в задачах термодинамики // Квант. – 2009. №5.
2. Черноуцан А. Задачи с поршнями и перегородками // Квант. – 2012. №4.
