Варианты задач ЕГЭ
разных лет
(с решениями).




<<< СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Термодинамика. Часть С.

1. В вакууме закреплен горизонтальный цилиндр. В цилиндре находится гелий в количестве 0,1 моль, запертый поршнем. Поршень удерживается упорами и может скользить влево вдоль стенок цилиндра без трения. В поршень попадает пуля массой 10 г, летящая горизонтально со скоростью 400 м/с, и застревает в нем. Температура гелия в момент остановки поршня в крайнем левом положении возрастает на 64 К. Какова масса поршня? Считать, что за время движения поршня газ не успевает обменяться теплом с поршнем и цилиндром. (Решение)

2. В вакууме закреплен горизонтальный цилиндр. В цилиндре находится гелий в количестве 0,1 моль, запертый поршнем. Поршень массой 90 г удерживается упорами и может скользить влево вдоль стенок цилиндра без трения. В поршень попадает пуля массой 10 г, летящая горизонтально со скоростью 400 м/с, и застревает в нем. Как изменится температура гелия в момент остановки поршня в крайнем левом положении? Считать, что за время движения поршня газ не успевает обменяться теплом с сосудом и поршнем. (Решение)

3. Одноатомный идеальный газ в количестве 10 моль сначала охладили, уменьшив давление в 3 раза, а затем нагрели до первоначальной температуры 300 К (см. рисунок). Какое количество теплоты получил газ на участке 2—3? (Решение)






4. Идеальный одноатомный газ в количестве 1 моль сначала охладили, а затем нагрели до первоначальной температуры 300 К, увеличив объем газа в 3 раза (см. рисунок). Какое количество теплоты отдал газ на участке 1—2? (Решение)






5. Идеальный одноатомный газ в количестве 10 моль охладили, уменьшив давление в 3 раза. Затем газ нагрели до первоначальной температуры 300 К (см. рисунок). Какое количество теплоты сообщено газу на участке 2—3? (Решение)





6. Один моль идеального одноатомного газа сначала нагрели, а затем охладили до первоначальной температуры 300 К, уменьшив давление в 3 раза (см. рисунок). Какое количество теплоты сообщено газу на участке 1—2? (Решение)





7. Один моль идеального одноатомного газа сначала изотермически расширился (Τ1 = 300 К). Затем газ охладили, понизив давление в 3 раза (см. рисунок). Какое количество теплоты отдал газ на участке 2—3? (Решение)







8. Идеальный одноатомный газ расширяется сначала адиабатно, а затем изобарно. Конечная температура газа равна начальной (см. рисунок). За весь процесс 1—2—3 газом совершена работа, равная 5 кДж. Какую работу совершил газ при изобарном расширении? (Решение)






9. Идеальный одноатомный газ расширяется сначала адиабатно, а затем изобарно. Конечная температура газа равна начальной (см. рисунок). При адиабатном расширении газ совершил работу, равную 3 кДж. Какова работа газа за весь процесс 1—2—3? (Решение)






10. Один моль одноатомного идеального газа совершает процесс 1-2-3 (см. рисунок, где Т0 = 100К). На участке 2-3 к газу подводят 2,5 кДж теплоты. Найдите отношение работы А123, совершаемой газом в ходе процесса, к количеству поглощенной газом теплоты Q123? (Решение)





11. Один моль одноатомного идеального газа совершает процесс 1-2-3 (см. рисунок. где Т0 = 100К). На участке 2-3 к газу подводят 2,5 кДж теплоты. Найдите отношение полного подведенного к газу количества теплоты Q123 к работе А123, совершенной газом в ходе процесса. (Решение)





12. Один моль одноатомного идеального газа совершает процесс 1 - 2 - 3. На участке 2 - 3 к газу подводят 2500 Дж теплоты, Т0 = 300 К. Найдите отношение количества подведенной к газу теплоты Q123 к работе А123, совершаемой газом в ходе процесса. (Решение)






13. В цилиндре, закрытом подвижным поршнем, находится воздух. Во время опыта и объем воздуха в цилиндре, и его абсолютную температуру увеличили в 2 раза. Оказалось, однако, что воздух мог просачиваться сквозь зазор вокруг поршня, и за время опыта его давление в цилиндре не изменилось. Во сколько раз изменилась внутренняя энергия воздуха в цилиндре? (Воздух считать идеальным газом.) (Решение)

14. В сосуде с небольшой трещиной находится воздух, который может просачиваться сквозь трещину. Во время опыта давление воздуха в сосуде возросло в 2 раза, а его абсолютная температура уменьшилась в 4 раза при неизменном объеме. Во сколько раз изменилась внутренняя энергия воздуха в сосуде? (Воздух считать идеальным газом.) (Решение)

15. В цилиндре, закрытом подвижным поршнем, находится газ, который может просачиваться сквозь зазор вокруг поршня. В опыте по изотермическому сжатию газа его объем уменьшился вдвое, а давление газа упало в 3 раза. Во сколько раз изменилась внутренняя энергия газа в цилиндре? (Газ считать идеальным.) (Решение)

16. На pT-диаграмме показан цикл тепловой машины, у которой рабочим телом является идеальный газ (см. рисунок). На каком участке цикла работа газа наибольшая по абсолютной величине? (Решение)





17. На рТ-диаграмме показан цикл тепловой машины, у которой рабочим телом является идеальный газ (см. рисунок). На каком из участков цикла 1—2, 2—3, 3—4, 4—1 работа газа наибольшая по модулю? (Решение)






18. На рТ-диаграмме показан цикл тепловой машины, у которой рабочим телом является идеальный газ (см. рисунок). Найдите модуль отношения работ газа ΔA34/ΔA12 на участках 3—4 и 1—2. (Решение)







19. На рT-диаграмме показан цикл тепловой машины, у которой рабочим телом является идеальный газ (см. рисунок). На каком участке цикла работа раза наименьшая по модулю? (Решение)





20. На РТ-диаграмме показан цикл тепловой машины, у которой рабочим телом является идеальный газ (см. рисунок). На каком из четырех участков цикла 1—2, 2—3, 3—4, 4—1 работа газа наибольшая по абсолютной величине? (Решение)






21. Теплоизолированный сосуд разделен теплопроводной неподвижной перегородкой на две части одинакового объема. В одной части сосуда находится гелий в количестве 2 моль, а в другой — аргон в количестве 2 моль. В начальный момент средняя квадратичная скорость атомов аргона в 2 раза больше скорости атомов гелия. Определите отношение давления гелия к давлению аргона после устаиовления теплового равновесия. (Решение)

22. Теплоизолированный сосуд объемом V = 2 м3 разделен перегородкой на две равные части. В одной части сосуда находится 1 кг гелия, а в другой — 1 кг аргона. Средняя квадратичная скорость атомов аргона равна средней квадратичной скорости атомов гелия и составляет 500 м/с. Определите парциальное давление гелия после удаления перегородки. (Решение)

23. Сосуд объемом V = 2 м3 разделен пористой перегородкой на две равные части. В начальный момент в одной части сосуда находится гелий массой m = 1 кг, а в другой — аргон массой m = 1 кг. Атомы гелия могут свободно проникать через перегородку, а атомы аргона — нет. Начальная температура гелия равна температуре аргона T = 300 К. Определите внутреннюю энергию гелий-аргоновой смеси после установления равновесия в системе. (Решение)

24. Сосуд объемом V = 2 м3 разделен пористой перегородкой на две равные части. В начальный момент в одной части сосуда находится гелий массой m = 1 кг, а в другой — аргон массой m = 1 кг. Атомы гелия могут свободно проникать через перегородку, а атомы аргона — нет. Начальная температура гелия равна температуре аргона Τ = 300 К. Определите внутреннюю энергию газа, оставшегося в той части сосуда, где первоначально находился гелий, после установления равновесия в системе. (Решение)

25. Для отопления обычной московской квартиры площадью в месяц требуется при сильных морозах, судя по квитанциям ЖКХ, примерно 1 гигакалория теплоты (1 кал ≈ 4,2 Дж). Она получается в основном при сжигании на московских теплоэлектростанциях природного газа - метана с КПД преобразования энергии экзотермической реакции в теплоту около 50 %. Уравнение этой химической реакции имеет вид: где Q ≈ 1,33·10-18 Дж. Представим себе, что пары воды, получившиеся в результате сжигания метана, сконденсировались, замёрзли на морозе и выпали в виде снега на крыше дома, равной по площади квартире. Будем считать плотность такого снега равной 100 кг/м3. Какова будет толщина h слоя снега, выпавшего за месяц в результате этого процесса? (Решение)

26. Для отопления обычной московской квартиры площадью S = 63 м2 в месяц требуется при сильных морозах, судя по квитанциям ЖКХ, примерно 1 гигакалория теплоты ( Дж). Она получается в основном при сжигании на московских теплоэлектростанциях природного газа - метана с КПД преобразования энергии экзотермической реакции в теплоту около 50 %. Уравнение этой химической реакции имеет вид: где Q ≈ 1,33·10-18 Дж. Представим себе, что пары воды, получившиеся в результате сжигания метана, сконденсировались, замёрзли на морозе и выпали в виде снега на крыше дома, равной по площади квартире. Будем считать плотность такого снега равной 100 кг/м3. Какова будет толщина h слоя снега, выпавшего за месяц в результате этого процесса? (Решение)

27. На рисунке изображён процесс 1-2-3-4-5, проводимый над 1 молем идеального одноатомного газа. Вдоль оси абсцисс отложена абсолютная температура Т газа, а вдоль оси ординат - количество теплоты ΔQ, полученное или отданное газом на соответствующем участке процесса. После прихода в конечную точку 5 весь процесс циклически повторяется с теми же параметрами изменения величин, отложенных на осях. Найдите КПД этого цикла. (Решение)





28. В сосуде объёмом V = 0,02 м3 с жёсткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью S, заткнутое пробкой. Максимальная сила трения покоя F пробки о края отверстия равна 100 Н. Пробка выскакивает, если газу передать количество теплоты не менее 15 кДж. Определите значение S, полагая газ идеальным. (Решение)

29. В сосуде объёмом V = 0,02 м3 с жёсткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью S = 2·10-4 м2, заткнутое пробкой. Пробка выскакивает, если газу передать количество теплоты не менее 15 кДж. Определите максимальную силу трения покоя F пробки о края отверстия. Газ считайте идеальным. (Решение)

30. В сосуде объёмом V = 0,02 м3 с жёсткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью S = 2·10-4 м2, заткнутое пробкой. Максимальная сила трения покоя F пробки о края отверстия равна 100 Н. Определите максимальное количество теплоты, которое можно передать газу, чтобы пробка ещё не выскочила из отверстия. Газ считайте идеальным. (Решение)

31. В сосуде с небольшой трещиной находится воздух. Воздух может медленно просачиваться сквозь трещину. Во время опыта объем сосуда уменьшили в 8 раз, давление воздуха в сосуде увеличилось в 2 раза, а его абсолютная температура увеличилась в 1,5 раза. Каково изменение внутренней энергии воздуха в сосуде? (Воздух считать идеальным газом.) (Решение)

32. В сосуде с небольшой трещиной находится воздух. Воздух может медленно просачиваться сквозь трещину. Во время опыта объем сосуда уменьшили в 4 раза, давление воздуха в сосуде увеличилось тоже в 4 раза, а его абсолютная температура увеличилась в 1,5 раза. Каково изменение внутренней энергии воздуха в сосуде? (Воздух считать идеальным газом.) (Решение)

33. В горизонтальной трубке постоянного сечения, запаянной с одного конца, помещен столбик ртути длиной 15 см, который отделяет воздух в трубке от атмосферы. Трубку расположили вертикально запаянным концом вниз и нагрели на 60 К. При этом объем, занимаемый воздухом, не изменился. Давление атмосферы в лаборатории — 750 мм рт. ст. Какова температура воздуха в лаборатории? (Решение)

34. С одним молем гелия провели процесс, при котором среднеквадратичная скорость атомов гелия выросла в n = 2 раза. В ходе этого процесса средняя кинетическая энергия атомов гелия была пропорциональна объему, занимаемому гелием. Какую работу совершил газ в этом процессе? Считать гелий идеальным газом, а значение среднеквадратичной скорости атомов гелия в начале процесса принять равным v1 = 100 м/с. (Решение)

35. С одним молем идеального одноатомного газа совершают циклический процесс 1—2—3—4—1 (см. рис.). Во сколько раз n КПД данного цикла меньше, чем КПД идеальной тепловой машины, работающей при тех же максимальной и минимальной температурах? (Решение)








36. Среднеквадратичная скорость молекул идеального одноатомного газа, заполняющего закрытый сосуд, равна v = 450 м/с. Как и на сколько изменится среднеквадратичная скорость молекул этого газа, если давление в сосуде вследствие охлаждения газа уменьшить на 19%? (Решение)

37. Над одним молем идеального одноатомного газа провели процесс 1–2–3, график которого приведён на рисунке в координатах V/V1 и p/p1, где V1 = 1 м3 и p1 = 2·105 Па — объём и давление газа в состоянии 1. Найдите количество теплоты, сообщённое газу в данном процессе 1–2–3. (Решение)







38. Один моль одноатомного идеального газа переводят из состояния 1 в состояние 2 таким образом, что в ходе процесса давление газа возрастает прямо пропорционально его объёму. В результате плотность газа уменьшается в α = 2 раза. Газ в ходе процесса получает количество теплоты Q = 20 кДж. Какова температура газа в состоянии 1? (Решение)

39. Над одним молем идеального одноатомного газа провели процесс 1-2-3, график которого приведен на рисунке в координатах V/V1 и p/p1, где V1 = 1 м3 и p1 = 2·105 Па — объём и давление газа в состоянии 1. Найдите количество теплоты, сообщенное газу в данном процессе 1-2-3. (Решение)







40. Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре Т1 = 600 К и давлении p1 = 4·105 Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его давление при расширении обратно пропорционально квадрату объёма. Конечное давление газа p2 = 105 Па. Чему равна внутренняя энергия газа после расширения? (Решение)

41. Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре Т1 = 600 К и давлении p1 = 4·105 Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его давление при расширении обратно пропорционально квадрату объёма. Конечное давление газа p2 = 105 Па. На какую величину изменилась внутренняя энергия аргона в результате расширения? (Решение)

42. Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре Т1 = 600 К и давлении p1 = 4·105 Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его температура при расширении обратно пропорциональна объёму. Конечное давление газа p2 = 105 Па. Какую работу совершил газ при расширении, если он отдал холодильнику количество теплоты Q = 1247 Дж? (Решение)

43. Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре Т1 = 600 К и давлении p1 = 4·105 Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его температура при расширении обратно пропорциональна объёму. Конечное давление газа p2 = 105 Па. Какое количество теплоты газ отдал при расширении, если при этом он совершил работу A = 2493 Дж? (Решение)

44. Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре Т1 = 600 К и давлении p1 = 4·105 Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его температура при расширении обратно пропорциональна объёму. Конечное давление газа p2 = 105 Па. Чему равна внутренняя энергия газа после расширения? (Решение)

45. В сосуде объёмом V с жёсткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью S = 2·10-4 м2, заткнутое пробкой. Максимальная сила трения покоя F пробки о края отверстия равна 100 Н. Пробка выскакивает, если газу передать количество теплоты не менее 15 кДж. Определите значение V, полагая газ идеальным. (Решение)

46. На диаграмме представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3? (Решение)




47. На диаграмме представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3? (Решение)





48. На диаграмме (см. рисунок) представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3? (Решение)






49. На диаграмме (см. рисунок) представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3? (Решение)






50. На диаграмме представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3? (Решение)






51. На диаграмме представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3? (Решение)






52. На диаграмме представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3? (Решение)






53. На диаграмме представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3? (Решение)






54. На диаграмме представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3? (Решение)






55. С разреженным азотом, который находится в сосуде под поршнем, провели два опыта. В первом опыте газу сообщили, закрепив поршень, количество теплоты Q1 = 742 Дж, в результате чего его температура изменилась на некоторую величину ΔТ. Во втором опыте, предоставив азоту возможность изобарно расширяться, сообщили ему количеcтво теплоты Q2 = 1039 Дж в результате чего его температура изменилась также на ΔТ. Каким было изменение температуры в опытам? Масса азота m = 1 кг. (Решение)

56. С разреженным азотом, который находится в сосуде под поршнем, провели два опыта. В первом опыте газу сообщили, закрепив поршень, количество теплоты Q1 = 742 Дж в результате чего его температура изменилась на 1 К. Во втором опыте, предоставив азоту возможность изобарно расширяться, сообщили ему количество теплоты Q2 = 1039 Дж, в результате чего его температура изменилась также на 1 К Определите массу азота в опытах. (Решение)

57. Сферическую оболочку воздушного шара наполняют гелием при атмосферном давлении 105 Па Минимальная масса оболочки, при которой шар начинает поднимать сам себя, равна 500 кг. Температура гелия и окружающего воздуха одинакова и равна 0° С. Чему равна масса одного квадратного метра материала оболочки шара? (Площадь сферы S = 4πR2, объем шара V = 4/3πR3.) (Решение)

58. Воздушный шар имеет газонепроницаемую оболочку массой 400 кг и наполнен гелием. Какова масса гелия в шаре, если на высоте, где температура воздуха 17 ° С, а давление 105 Па, шар может удерживать в воздухе груз массой 225 кг? Считать, что оболочка шара не оказывает сопротивления изменению объема шара. (Решение)

59. В 2012 году зима в Подмосковье была очень холодной, и приходилось использовать системы отопления дачных домов на полную мощность. В одном из них установлено газовое отопительное оборудование с тепловой мощностью 17,5 кВт и КПД 85%, работающее на природном газе — метане CH4. Сколько пришлось заплатить за газ хозяевам дома после месяца (30 дней) отопления в максимальном режиме? Цена газа составляла на этот период 3 рубля 30 копеек за 1 кубометр газа, удельная теплота сгорания метана 50,4 МДж/кг. Можно считать, что объём потреблённого газа измеряется счётчиком при нормальных условиях. Ответ округлите до целого числа рублей в меньшую сторону. (Решение)

60. Идеальная тепловая машина обменивается теплотой с тёплым телом — окружающей средой, находящейся при темпе-ратуре +25 °С, и холодным телом с температурой −18 °С. В некоторый момент машину запустили в обратном направ-лении, так что все составляющие теплового баланса — работа и количества теплоты — поменяли свои знаки. При этом за счёт работы, совершенной двигателем тепловой машины, от холодного тела теплота стала отбираться, а тёплому телу — сообщаться. Какую работу совершил двигатель тепловой машины, если количество теплоты, отведенной от холодного тела, равно 165 кДж? Ответ округлите до целого числа кДж. (Решение)

61. Теплоизолированный цилиндр разделён подвижным теплопроводящим поршнем на две части. В одной части цилиндра находится гелий, а в другой – аргон. В начальный момент температура гелия равна 300 K, а аргона – 900 K, объёмы, занимаемые газами, одинаковы, а поршень находится в равновесии. Во сколько раз изменится объём, занимаемый гелием, после установления теплового равновесия, если поршень перемещается без трения? Теплоёмкостью цилиндра и поршня пренебречь. (Решение)

62. Идеальная тепловая машина обменивается теплотой с тёплым телом - окружающей средой, находящейся при температуре +25 °С, и холодным телом с температурой -18 °С. В некоторый момент машину запустили в обратном направлении, так что все составляющие теплового баланса - работа и количества теплоты - поменяли свои знаки. При этом за счёт работы, совершенной двигателем тепловой машины, от холодного тела теплота стала отбираться, а тёплому телу - сообщаться. Какую работу совершил двигатель тепловой машины, если количество теплоты, сообщенной тёплому телу, равно 193 кДж? Ответ округлите до целого числа кДж. (Решение)

63. 1 моль идеального газа переходит из состояния 1 в состояние 2, а потом - в состояние 3 так, как это показано на (p,T) диаграмме. Начальная температура газа равна T0 = 300 К. Определите работу газа при переходе из состояния 2 в состояние 3, если k = 2. (Решение)




64. 1 моль идеального газа переходит из состояния 1 в состояние 2, а потом - в состояние 3 так, как это показано на (p,T) диаграмме. Начальная температура газа равна T0 = 280 К. Определите работу газа при переходе из состояния 2 в состояние 3, если k = 4. (Решение)





65. Над одноатомным идеальным газом проводится циклический процесс, показанный на рисунке. На участке 1-2 газ совершает работу А12 = 1000 Дж. Участок 3-1 — адиабата. Количество теплоты, отданное газом за цикл холодильнику, равно |Qхол| = 3370 Дж. Количество вещества газа в ходе процесса не меняется. Найдите работу A31 газа на адиабате. (Решение)





66. Над одноатомным идеальным газом проводится циклический процесс, показанный на рисунке к зад. 65. На участке 1-2 газ совершает работу А12 = 1000 Дж. На адиабате 3-1 внешние силы сжимают газ, совершая работу |A31| = 370 Дж. Количество вещества газа в ходе процесса не меняется. Найдите количество теплоты |Qхол|, отданное газом за цикл холодильнику. (Решение)

67. Над одноатомным идеальным газом проводится циклический процесс, показанный на рисунке к зад. 65. На участке 1–2 газ совершает работу А12 = 1000 Дж. Участок 3–1 — адиабата. Количество теплоты, отданное газом за цикл холодильнику, равно |Qхол| = 3370 Дж. Количество вещества газа в ходе процесса не меняется. Найдите КПД цикла. (Решение)

68. Над одноатомным идеальным газом проводится циклический процесс, показанный на рисунке к зад. 65. На адиабате 3-1 внешние силы сжимают газ, совершает работу A31 = 370 Дж. Количество теплоты, отданное газом за цикл холодильнику, равно |Qхол| = 3370 Дж. Количество вещества газа в ходе процесса не меняется. Найдите работу газа A21 на участке 1-2. (Решение)

69. Над одноатомным идеальным газом проводится циклический процесс, показанный на рисунке к зад. 65. На участке 1-2 газ совершает работу A21 = 1000 Дж. Участок 3-1 — адиабата. Количество теплоты, отданное газом за цикл холодильнику, равно |Qхол| = 3370 Дж Количество вещества газа в ходе процесса не меняется. Найдите работу |A31| внешних сил на адиабате. (Решение)

70. Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре Т1 = 600 К и давлении Р1 = 4·105 Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его давление при расширении обратно пропорционально квадрату объёма. Конечное давление газа Р2 = 105 Па. Какую работу совершил газ при расширении, если он отдал холодильнику количество теплоты Q = 1247 Дж? (Решение)

71. Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре Т1 = 600 К и давлении Р1 = 4·105 Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его давление при расширении обратно пропорционально квадрату объёма. Конечное давление газа Р2 = 105 Па. Какое количество теплоты газ отдал при расширении, если при этом он совершил работу А = 2493 Дж? (Решение)

72. Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре Т1 = 600 К и давлении Р1 = 4·105 Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его давление при расширении обратно пропорционально квадрату объёма. Конечный объём газа вдвое больше начального. Какую работу совершил газ при расширении, если он отдал холодильнику Q = 1247 Дж теплоты? (Решение)

73. Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре Т1 = 600 К и давлении Р1 = 4·105 Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его давление при расширении обратно пропорционально квадрату объёма. Конечный объём газа вдвое больше начального. Какое количество теплоты газ отдал при расширении, если при этом он совершил работу А = 2493 Дж? (Решение)

74. В цилиндре объёмом V = 10 л под поршнем находится воздух с относительной влажностью r = 60% при комнатной температуре Т = 293 К под давлением р = 1 атм. Воздух сжимают до объема V/2, поддерживая его температуру постоянной. Какая масса m воды сконденсируется к концу процесса сжатия? Давление насыщенного пара воды при данной температуре равно рн = 17,5 мм. рт. ст. (Решение)

75. В цилиндре объёмом V = 9 л под поршнем находится воздух с относительной влажностью r = 80% при комнатной температуре T = 293 К под давлением р = 1 атм. Воздух сжимают до объема V/3, поддерживая его температуру постоянной. Какая масса m воды сконденсируется к концу процесса сжатия? Давление насыщенного пара воды при данной температуре равно рн = 17,5 мм. рт. ст. (Решение)

76. В цилиндре под поршнем находится 1 моль гелия в объёме V1 под некоторым давлением p, причём среднеквадратичная скорость движения атомов гелия равна v1 = 500 м/с. Затем объём гелия увеличивают до V2 таким образом, что при этом среднеквадратичная скорость движения атомов гелия увеличивается в n = 2 раза, а отношение v2/V в процессе остаётся постоянным (v — среднеквадратичная скорость газа, V — занимаемый им объём). Какое количество теплоты Q было подведено к гелию в этом процессе? (Решение)

77. В цилиндре под поршнем находится 1 моль гелия в объёме V1 под некоторым давлением p, причём среднеквадратичная скорость движения атомов гелия равна v1 = 400 м/с. Затем объём гелия увеличивают до V2 = 4V1 таким образом, что при этом отношение v2/V в процессе остаётся постоянным (v — среднеквадратичная скорость газа, V — занимаемый им объём). Какое количество теплоты Q было подведено к гелию в этом процессе? (Решение)

78. Найдите суммарное количество теплоты ΔQ, полученное и отданное одним молем идеального одноатомного газа при его переводе из состояния 1 в состояние 2 при помощи процесса, который изображается на pV-диаграмме прямой линией (см. рис.). Известны следующие параметры начального и конечного состояний газа: V1 =10 л, V2 = 41,6 л, p1 = 4,15·105 Па , T2 = 500 К. (Решение)



79. Цикл тепловой машины, рабочим веществом которой является один моль идеального одноатомного газа, состоит из изотермического расширения, изохорного охлаждения и адиабатического сжатия. В изохорном процессе температура газа понижается на ΔТ, а работа, совершённая газом в изотермическом процессе, равна А. Определите КПД тепловой машины. (Решение)

80. Цикл тепловой машины, рабочим веществом которой является ν молей идеального одноатомного газа, состоит из изотермического расширения, изохорного охлаждения и адиабатического сжатия. В изохорном процессе температура газа понижается на ΔТ, а КПД тепловой машины равен η. Определите работу, совершённую газом в изотермическом процессе. (Решение)

81. Цикл тепловой машины, рабочим веществом которой является ν молей идеального одноатомного газа, состоит из изотермического расширения, изохорного охлаждения и адиабатического сжатия. Работа, совершённая газом в изотермическом процессе, равна А, а КПД тепловой машины равен η. Определите модуль изменения температуры |ΔТ| в изохорном процессе. (Решение)

82. Цикл тепловой машины, рабочим веществом которой является ν молей идеального одноатомного газа, состоит из изотермического расширения, изохорного охлаждения и адиабатического сжатия. Работа, совершённая газом в изотермическом процессе, равна А, а КПД тепловой машины равен η. Максимальная температура в этом цикле равна Т0. Определите минимальную температуру Т в этом циклическом процессе. (Решение)

83. Во сколько раз n уменьшится потребление электроэнергии морозильником, поддерживающим внутри температуру t0 = –18 °С, если из комнаты, температура в которой равна t1 = +27 °С, вынести морозильник на балкон, где температура равна t2 = –3 °С? Скорость теплопередачи пропорциональна разности температур тела и среды. (Решение)

84. Во сколько раз n уменьшится потребление электроэнергии морозильником, поддерживающим внутри температуру t0 = –12 °С, если из комнаты, температура в которой равна t1 = +20 °С, вынести морозильник на балкон, где температура равна t2 = +4 °С? Скорость теплопередачи пропорциональна разности температур тела и среды. (Решение)

85. На диаграмме (см. рисунок) представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3? (Решение)






86. Вертикально, расположенный замкнутый цилиндрический сосуд высотой 50 см разделен подвижным поршнем весом 110 Н на две части, в каждой из которых содержится одинаковое количество идеального газа при температуре 361 К. (Решение)

87. В калориметре находился 1 кг льда. Чему равна первоначальная температура льда, если после добавления в калориметр 15 г воды, имеющей температуру , в калориметре установилось тепловое равновесие при ? Теплообменом с окружающей средой и теплоемкостью калориметра пренебречь. (Решение)

88. С 3. В калориметре находился лед при температуре t1 = -5°С. Какой была масса льда m1, если после добавления в калориметр m2 = 4 кг воды, имеющей температуру t2 = 20°С, и установления теплового равновесия температура содержимого калориметра оказалась равной t = 0°С причем в калориметре была только вода? (Решение)

89. В калориметре находился 1 кг льда. Какой была температура льда, если после добавления в калориметр 15 г воды, имеющей температуру 20°C, в калориметре установилось тепловое равновесие при -2°C? Теплообменом с окружающей средой и теплоемкостью калориметра пренебречь. (Решение)

90. Ha газовую плиту поставили сосуд, в котором находится 0,5 литра воды при температуре + 20°С. В верхней части сосуда имеется ёмкость с 1 кг льда при температуре 0°С (см рисунок). Пары воды могут выходить из сосуда, обтекая ёмкость со льдом. Что и при какой температуре окажется в верхней ёмкости к моменту, когда вся вода в сосуде испарится? Считать, что на нагревание ёмкости расходуется 50% теплоты, получаемой водой в сосуде. Испарением воды при температуре ниже + 100°С, а также теплоёмкостью стенок сосуда и ёмкости пренебречь. (Решение)








91. Теплоизолированный цилиндр разделён подвижным теплопроводным поршнем на две части. В одной части цилиндра находится гелий, а в другой – аргон. В начальный момент температура гелия равна 300 К, а аргона – 900 К; объёмы, занимаемые газами, одинаковы, а поршень находится в равновесии. Поршень медленно перемещается без трения. Теплоёмкость поршня и цилиндра пренебрежимо мала. Чему равно отношение внутренней энергии гелия после установления теплового равновесия к его энергии в начальный момент? (Решение)

92. В теплоизолированном цилиндре, разделённом на две части тонким невесомым теплопроводящим поршнем, находится идеальный одноатомный газ. В начальный момент времени поршень закреплён, а параметры состояния газа - давление, объём и температура - в одной части цилиндра равны p1 = 1 атм, = 1 л и Т1 = 300 К, а в другой, соответственно, р2 = 2 атм, V2 = 1 л и Т2 = 600 К. Поршень отпускают, и он начинает двигаться без трения. Какое давление газа установится в цилиндре спустя достаточно долгое время, когда будет достигнуто состояние равновесия? Теплоёмкостями цилиндра и поршня можно пренебречь. (Решение)

93. В теплоизолированном цилиндре, разделённом на две части тонким невесомым теплопроводящим поршнем, находится идеальный одноатомный газ. В начальный момент времени поршень закреплён, а параметры состояния газа - давление, объём и температура - в одной части цилиндра равны p1 = 2 атм, = 2 л и Т1 = 300 К, а в другой, соответственно, р2 = 4 атм, V2 = 3 л и Т2 = 450 К. Поршень отпускают, и он начинает двигаться без трения. Какое давление газа установит-ся в цилиндре спустя достаточно долгое время, когда будет достигнуто состояние равновесия? Теплоёмкостями цилиндра и поршня можно пренебречь. (Решение)

94. Изменение состояния постоянной массы однотомного идеального газа происходит по циклу, показанному на рисунке. Масса газа постоянна. За цикл от нагревателя газ получает количество теплоты Он = 8 кДж. Чему равна работа газа за цикл? (Решение)