2.4.Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах

При выполнении тестовых заданий студент должен знать: первое начало термодинамики; изопроцессы (изотермический, изобарный, изохорный, адиабатный); работа при изопроцессах;

уметь: анализировать информацию, представленную в виде графика, диаграммы; вычислять работу в изопроцессах.

Примеры выполнения тестовых заданий

Задание 1. Внешние силы совершили над газом работу 100 Дж и вместе с переданной газу теплотой увеличили его внутреннюю энергию на 300 Дж. Количество теплоты, переданное газу равно … Дж.

1)

400

2)

300

3)

200

4)

100

Выполнение задания. Согласно первому началу термодинамики количество теплоты Q, переданное газу, расходуется на изменение внутренней энергии газа ΔU и на совершение газом работы A против внешних сил

.

По условию задания работу совершают внешние силы над газом, следовательно, А < 0.

Отсюда Дж.

Ответ: 3) 200

Задание 2. В процессе перехода некоторой массы идеального газа из состояния 1 в состояние 2, изображённом на диаграмме рT, объем газа … 1) увеличился в 3 раза 2) уменьшился в 2 раза 3) увеличился в 2 раза 4) уменьшился в 3 раза

Выполнение задания. Переход газа из состояния 1 в состояние 2 осуществляется в результате изотермического процесса (Т = const) и описывается законом Бойля-Мариотта

.

Подставляя в это уравнение значения давления из диаграммы в состояниях 1 и 2, определим отношение объемов

.

Следовательно, объем газа уменьшился в 3 раза.

Ответ: 4) уменьшился в 3 раза

Задание 3. На VT – диаграмме показан цикл тепловой машины, у которой рабочим телом является идеальный газ. Наибольшая по абсолютной величине работа совершается на участке цикла … 1) 1–2 2) 2–3 3) 3–4 4) 4–1

Выполнение задания. На участках 2–3 и 4–1 осуществляются изохорные процессы, в которых газ не совершает работу. На участках 1–2 и 3–4 происходит изотермическое сжатие и расширение соответственно. Абсолютная величина работы в этих процессах определяется по формулам

, .

Так как V₁ = V₄ и V₂ = V₃, то работа зависит только от температуры. Температура газа в 3 состоянии больше, чем в 1 состоянии, следовательно, наибольшая по абсолютной величине работа совершается на участке цикла 3–4.

Ответ: 3) 3–4

Литература

1. Детлаф, А.А. Курс физики [Текст] / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский. –

М.: Академия, 2003. – 720 с.

2. Трофимова, Т.И. Курс физики [Текст] : учеб. пособие для вузов [Текст] : учеб. пособие / Т.И. Трофимова. – М.: Академия, 2007. – 560 с.

3. http://www.fepo.ru Интернет-экзамен в сфере профессионального образования.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………..3

ТЕМАТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА АПИМ………………………………….…3

1. механика………………………………………………………...……….5

1.1. кинематика Поступательного и вращательного движения………………………………..………………………...….5

1.2. ДИНАМика Поступательного движения ……………8

1.3. ДИНАМИКА ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ………………10

1.4. работа. энергия………………………………………………12

1.5. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ В МЕХАНИКЕ……………………...15

1.6. ЭЛЕМЕНТЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ..........................................................................18

2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ (СТАТИСТИЧЕСКАЯ) ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА…………………………………………………………20

2.1. РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСВЕЛЛА И БОЛЬЦМАНА………….20

2.2. СРЕДНЯЯ ЭНЕРГИЯ МОЛЕКУЛ………………………………..22

2.3. ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. ЭНТРОПИЯ. ЦИКЛЫ…………………………………………………………………23

2.4.ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. РАБОТА ПРИ ИЗОПРОЦЕССАХ……………………………………………………...25

ЛИТЕРАТУРА………………………………………………………………...26

27