Ну что — экзамен все ближе — давайте поговорим о частых ошибках в применении первого начала термодинамики. На повестке дня разделы 2.1.12 ; 2.2.6 и 2.2.7. Почему-то в применении формул из этих разделов часто путаются.
Пример 1: В некотором процессе идеальный газ получил количество теплоты 100 Дж. При этом внутренняя энергия газа увеличилась на 30 Дж. Чему равна работа, совершенная газом в этом процессе? Если вспомнить здравый смысл: вы получили 100 рублей, в карман положили 30, сколько потратили? Правильно, 70! Вот и тут также.
Поинтереснее пример 2: При сжатии идеального одноатомного газа при постоянном давлении внешние силы совершили работу 400 Дж. Чему равно изменение внутренней энергии газа? Смотрим пояснения на рисунке.
Фишка: И ни в коем случае не забывайте про знак процесса!
Пример 3: Чему равна работа, совершенная газом в процессе 3-4 (см. рис.), если он получил в этом процессе количество теплоты 50 кДж? В процессе 2-3 (см. рисунок) идеальный одноатомный газ совершил работу 300 кДж. Чему равно изменение его внутренней энергии в этом процессе? Смотрим пояснения.
Фишка. Здесь сначала руководствуемся мысленным перестроением графиков, а потом применяем все формулы разделов 2.1.12 ; 2.2.6 и 2.2.7.
И опять цикл, да не тот. Пример 4. На рисунке показан циклический процесс изменения состояния постоянной массы одноатомного идеального газа (р — давление газа, Т — его абсолютная температура). На каком участке процесса работа внешних сил над газом окажется положительной и равной отданному газом количеству теплоты?
Поясню подробнее словами.
На участке 2-3 давление газа не изменяется, температура увеличивается, значит и объем увеличивается. Тогда при расширении работа газа положительна, внутренняя энергия увеличивается, по первому закону термодинамики количество теплоты положительно, газ теплоту получает.
На участке 3-4 температура газа постоянна, давление уменьшается, значит, объем увеличивается. Тогда газ совершает положительную работу, внутренняя энергия не изменяется, газ получает теплоту.
На участке 4-1 давление газа не изменяется, температура уменьшается, значит, объем уменьшается. Тогда при сжатии работа газа отрицательна, внутренняя энергия уменьшается, по первому закону термодинамики количество теплоты отрицательно - газ теплоту отдает.
На участке 1-2 температура газа постоянна, давление увеличивается, значит, объем уменьшается. Тогда газ совершает отрицательную работу, внутренняя энергия не изменяется, газ отдает количество теплоты, равное работе газа.
Таким образом, данным условиям удовлетворяет участок 1-2.
И еще парочка счетных примеров). Пример 5. Каково изменение внутренней энергии газа, если ему передано количество теплоты 200 Дж, а внешние силы совершили над ним работу 600 Дж? Смотрим):
Пример 6. Одноатомный идеальный газ в количестве 2 молей поглощает количество теплоты 6 кДж. При этом температура газа повышается на 120 К. Чему равна работа, совершенная газом в этом процессе? Смотрим:
В прошлом году, по данным ФИПИ, верно выбрать утверждение о работе газа за цикл смогли 67% участников экзамена, а вот определить дополнительно количество теплоты и внутреннюю энергию - лишь 22%. Увеличим процент в этом году). Завтра - госпожа влажность!