В горизонтальном цилиндре с гладкими стенками под массивным поршнем площадью

Видео:В горизонтальном цилиндре с гладкими стенками под массивным поршнем площадью S находится - №Скачать

В горизонтальном цилиндре с гладкими стенками под массивным поршнем площадью

В горизонтальном цилиндре с гладкими стенками под массивным поршнем с площадью S находится одноатомный идеальный газ. Поршень соединён с основанием цилиндра пружиной с жёсткостью k. В начальном состоянии расстояние между поршнем и основанием цилиндра равно L, а давление газа в цилиндре равно внешнему атмосферному давлению p₀ (см. рисунок). Какое количество теплоты Q передано затем газу, если в результате поршень медленно переместился вправо на расстояние b?

Тепло, переданное газу, идёт на изменение его внутренней энергии и на совершением им работы:

В начальном состоянии давление и объём газа равны и в конечном состоянии — и Используя уравнение Менделеева — Клапейрона для изменения внутренней энергии получаем:

Чтобы рассчитать работу, заметим, что в каждый момент времени, когда поршень сдвинут на от начального положения давление равно т. е. давление линейно зависит от объёма. Значит, на pV-диаграмме процесс расширения будет изображён отрезком прямой, а фигура под графиком будет являться трапецией, площадь которой равна

Заметим, что этот результат можно получить, посчитав работу газа как минус сумму работ пружины и внешней атмосферы

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;

II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);

III) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.).

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.

В решении отсутствует одна из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

Видео:В горизонтальном цилиндре с гладкими стенками под массивным поршнем площадью S находится - №32229Скачать

В горизонтальном цилиндре с гладкими стенками под массивным поршнем площадью

Систему отсчета, связанную с Землей, будем считать инерциальной. В процессе медленного подъема поршня его ускорение считаем ничтожно малым. Поэтому сумма приложенных к поршню сил при его движении равна нулю. В проекциях на вертикальную ось у получаем: \( — — Mg = 0 \), или \(

Отсюда получаем давление газа \( p \), под движущимся поршнем: \(

+ \frac > \). Используем модель одноатомного идеального газа: \( \left\ pV = vRT\\ U = \frac vRT \end \right. \)

Отсюда получаем: \( U = \frac pV \)

Внутренняя энергия газа в исходном состоянии \( = \frac

Sh \), а в конечном состоянии

Процесс движения поршня идет при постоянном давлении газа \(

\) Поэтому из первого начала термодинамики получаем: \( Q = — +

Подставляя сюда выражения для \(

\), \( \) и \( \), получим: \( Q = \frac (

S + Mg)(H — h) = \) \( \frac Mgh + \frac (Mg +

Ответ: \( \frac Mgh + \frac (Mg +

Видео:В горизонтальном цилиндре с гладкими стенками под массивным поршнем с площадью S находится - №24422Скачать

В горизонтальном цилиндре с гладкими стенками под массивным поршнем площадью

В гладком вертикальном цилиндре под подвижным поршнем массой M и площадью S находится идеальный одноатомный газ. Поршень в равновесии располагается на высоте h над дном цилиндра. После сообщения газу количества теплоты Q поршень приподнялся, а газ нагрелся. Найдите, на какой высоте H над дном цилиндра находится поршень. Давление в окружающей цилиндр среде равно p₀.

Как следует из условия, объём газа равен а давление равно в течение всего процесса подвода теплоты. Согласно уравнению Клапейрона — Менделеева где — количество газа (в молях). Отсюда После сообщения газу количества теплоты температура газа увеличилась на а его объём возрос на причём согласно первому началу термодинамики где изменение внутренней энергии для одноатомного идеального газа а работа газа в изобарическом процессе

Поскольку в изобарическом процессе получаем:

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;

II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);

III) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.).

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических

преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.

В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

Видео:В горизонтальном цилиндре с гладкими стенками под массивным поршнем площадью S находится - №Скачать

В горизонтальном цилиндре с гладкими стенками под массивным поршнем с площадью S находится одноатомный идеальный газ. Поршень соединён с основанием цилиндра пружиной с жёсткостью k.

В начальном состоянии расстояние между поршнем и основанием цилиндра равно L, а давление газа в цилиндре равно внешнему атмосферному давлению р₀ (см. рисунок). Какое количество теплоты Q передано затем газу, если в результате поршень медленно переместился вправо на расстояние h?

Видео:30 задание 25 варианта ЕГЭ 2020 по физике М.Ю. Демидовой (30 вариантов)Скачать

Решение:

где F₀ — сила давления атмосферы на поршень, F — сила давления газа в цилиндре на поршень, F_ynp — упругая сила, действующая на поршень со стороны пружины (рис. а).

2. Из равенства давлений слева и справа от поршня в начальном состоянии и гладкости стенок следует, что в начальном состоянии пружина не деформирована. Поэтому при смещении поршня вправо от начального положения на величину х модуль упругой силы F_ynp = kx. Тогда

и давление в цилиндре при смещении поршня вправо от начального положения на величину х равно

3. Из модели одноатомного идеального газа

Внутренняя энергия газа в исходном состоянии равна

4. Из первого начала термодинамики получаем: Q = U₂ -U₁ + A₁₂.

Работа газа А₁₂ при сдвиге поршня из начального в конечное состояние равна произведению величины S и площади трапеции под графиком р(х) на рис. б:

Подставляя в выражение для Q значения U₁ U₂ и A₁₂, получим:

Видео:физика ЕГЭ 2016 реальный КИМ досрочного периода разбор задания 30 (термодинамика)Скачать

В горизонтальном цилиндре с гладкими стенками под массивным поршнем площадью

Под поршнем массой m = 10 кг и площадью S = 50 см 2 в сосуде находится газ. Сосуд сначала неподвижен. Затем сосуд начинают поднимать вертикально вверх с ускорением a = 1 м/c 2 . Когда поршень стал неподвижен относительно сосуда, высота столба газа в сосуде уменьшилась на 5 %. Найдите внешнее давление. Процесс считать изотермическим.

Газ разреженный, поэтому его можно считать идеальным.

Запишем отношения объёмов до и после движения сосудов: По уравнению Менделеева-Клапейрона: Откуда:

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае — уравнение Менделеева-Клапейрона, первое начало термодинамики и выражение для внутренней энергии газа):

III) проведены необходимые математические преобразования (допускается вербальное указание на их проведение) и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);

Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III -представлены не в полном объёме или отсутствуют.

При ПОЛНОМ правильном решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты, не заключены в скобки, рамку и т. п.).

При ПОЛНОМ решении в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца.

В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

💡 Видео

📌Физика ЕГЭ: молекулярка. В горизонтальном цилиндре с гладкими стенками под массивнымСкачать

В горизонтальном цилиндре с гладкими стенками под массивным поршнем находится одноатомный - №33050Скачать

ДОСРОЧНЫЙ ЕГЭ 2016 по Физике(02.04.2016). Задание 30.Скачать

№ 38 стр 110Скачать

5 задач на МКТ и термодинамику | ФИЗИКА ЕГЭСкачать

Самая жесткая задача из МКТ двумя способамиСкачать

Разбор варианта №9 из сборника ЕГЭ 2024 по физике - М.Ю. Демидова (30 вариантов)Скачать

Физика В вертикальном цилиндрическом сосуде с гладкими стенками под подвижным поршнем массой 10 кгСкачать

ДОСРОЧНЫЙ ЕГЭ 2016 по Физике(02.04.2016). Задание 29.Скачать

Молекулярная физика. Легкие задачи второй части ЕГЭ 2024Скачать

Завальная задача на первый закон термодинамики! Проверь, правильно ли ты решаешь👌Скачать

В горизонтальном цилиндрическом сосуде - Задача ЕГЭ по физике Часть 2Скачать

ВСЕ ТИПЫ 24 ЗАДАНИЕ | МКТ | РЕШАЕМ ВМЕСТЕ | ЕГЭ ФИЗИКА 2024 | ДЕМИДОВАСкачать

ФИЗИКА ЕГЭ 2024 ВАРИАНТ 10 ДЕМИДОВА РАЗБОР ЗАДАНИЙ I Эмиль Исмаилов - Global_EEСкачать