Šta je jednako efikasnost ciklusa provodi sa idealnim jednoatomskim gasom? Odgovor dajte u procentima, zaokružen na najbliži cijeli broj.

Rješenje.

Efikasnost toplotnog motora se definiše kao omjer korisnog rada i toplote prenešene radnom fluidu po ciklusu: Prvo odredimo korisni rad po ciklusu, na dijagramu ova vrednost odgovara površini ciklusa: Izračunajte prenetu toplotu na gas koristeći prvi zakon termodinamike: Razmotrite sukcesivno sve dijelove ciklusa. U odeljku 1 - 2, gas ne radi, a promena njegove unutrašnje energije (uzimajući u obzir Clapeyron-Mendelejevu jednačinu) je: Pošto je promena unutrašnje energije pozitivna, gas dobija toplotu u ovoj sekciji. U sekciji 2 - 3, gas radi.Promena njegove unutrašnje energije u ovom odeljku: Dakle, u ovoj sekciji gas prima toplotu. U delu 3 - 1 gas radi negativan rad, hladi se, što znači da to unutrašnja energija smanjuje, dakle u ovoj oblasti daje toplotu, ali je ne prima. Konačno, sva toplota koju gas primi tokom ciklusa je jednaka Dakle, efikasnost ciklusa je jednaka

Odgovor: 10.

Odgovor: 10

Gost 12.01.2013 20:25

Gost

Dobar dan!

Možete koristiti bilo koju formulu, ovisno o tome što vam odgovara u ovom konkretnom zadatku. U ovom problemu ciklus ide u smjeru kazaljke na satu, dakle, plin radi pozitivno, pa je možda zgodnije koristiti ono što se koristi :)

Gost 22.09.2013 13:31

Aleksej! Čestitam. Ponovo ste "izmislili" perpetum motor druge vrste. Obratite pažnju na to da je u stanju problema naznačeno da je gas jednoatoman.

Ako uradite iste proračune sa dvoatomskim gasom, tada će vrednost efikasnosti biti drugačija, što je u suprotnosti sa prvom Carnotovom teoremom, koja kaže: „Efikasnost reverzibilnog ciklusa ne zavisi od vrste supstance iz koje se radi tečnost se pravi."

Želio bih da dam jednu primjedbu na vaše "teze". Jedan od njih kaže: "Kvazistatički (sporo teče) proces je reverzibilan." Prema njegovim riječima, ako se dizel motor polako okreće u suprotnom smjeru, tada će dizel gorivo teći u stranu goriva, a pročišćeni zrak će izaći iz zračnog filtera !!! Uostalom, po tvojoj tezi, sve bi trebalo da se vrati u prvobitno stanje.Da li stvarno veruješ u ovu glupost?!

Aleksej

Dobar dan!

Mislim da je ova debata beskrajna. Moja teza je sljedeća, pokušat ću je ponovo prenijeti: „Ako je data tačka na nekom dijagramu (), tada je stanje sistema u potpunosti dato i on je u stanju ravnoteže (vjerujemo da znamo jednačinu stanja). Ako sistem nije u ravnoteži, onda tačka na takvim dijagramima uopšte nema smisla. Dalje, kada se na dijagramu povuče linija, to je niz ravnotežnih stanja kroz koje sistem prolazi kontinuirano, kvazistatički. Sistem se može pomicati duž linije u različitim smjerovima."

Što se tiče Carnotove teoreme na koju se pozivate, mislim da vam nedostaje suštinska činjenica da je formulirana za Carnotov ciklus kada postoji grijač na jednoj temperaturi, a hladnjak na drugoj. Za ciklus Krno sve ispadne kako ti kažeš. Ali možete zamisliti ogromnu gomilu konvertibilnih mašina osim Carnotove mašine. Na primjer, moguće je konstruirati ciklus sa tri temperature iz adijabata i izoterme. Daljnja generalizacija daje proizvoljnu krivu. Već sam vam rekao da se svaka linija može izgraditi od adijabata i izotermi. Nadam se da ne sumnjate u njihovu reverzibilnost.

Vaš primjer motora se, naravno, ne uklapa u ovu sliku. Proces pretvaranja goriva u toplinu sa izbacivanjem produkata izgaranja ne može se obrnuti, ma koliko se trudili.

Zadaci S1–S6 su zadaci čije se potpuno rješenje mora evidentirati u obrascu odgovora broj 2. Preporučljivo je izraditi idejno rješenje na nacrtu. Prilikom donošenja odluke u obrazac za odgovore br. 2 prvo upišite broj zadatka ( C1 itd.), a zatim rješavanje odgovarajućeg problema.

C1. Blizu male metalne ploče, postavljene na izolacijski stalak, o svileni konac bila je okačena laka metalna neopterećena školjka. Kada je ploča spojena na terminal visokonaponskog ispravljača primjenom pozitivan naboj, rukav je u pokretu. Opišite kretanje rukava i objasnite ga, naznačujući kojim fizičkim pojavama i obrascima je uzrokovano.

Potpuno ispravno rješenje za svaki od problema S2–S6 treba da sadrži zakone i formule čija je primjena neophodna i dovoljna za rješavanje problema, kao i matematičke transformacije, proračune sa numeričkim odgovorom i (ako je potrebno) sliku koja objašnjava rješenje.

C2. Dvije kuglice, čije se mase razlikuju za faktor 3, vise, dodirujući se, na okomitim nitima (vidi sliku). Lagana lopta se skreće pod uglom od 90° i pušta bez početne brzine. Kakav će biti stav kinetičke energije teške i lake lopte odmah nakon njihovog apsolutno elastičnog centralnog udara?

C3. Jednoatomski idealni gas konstantne mase prolazi kroz ciklički proces prikazan na slici. Tokom ciklusa, plin prima određenu količinu topline od grijača Q n = 8 kJ. Koliki je rad koji gas obavi po ciklusu?

C4. Električni krug sastoji se od izvora struje i reostata. izvor emf= 6 V, njegov unutrašnji otpor r= 2 oma. Otpor reostata može se mijenjati od 1 do 5 oma. Koja je maksimalna izlazna snaga reostata?

C5. Bakarni prsten prečnika 20 cm, prstenasta žica prečnika 2 mm, nalazi se u jednoličnom magnetnom polju. Ravan prstena je okomita na vektor magnetske indukcije. Odredite modul brzine promjene magnetske indukcije polja s vremenom, ako je u ovom slučaju a indukciona struja 10 A. Otpornost bakar ρ Cu \u003d 1,72 10 -8 Ohm m.

C6. Energetski nivoi elektrona u atomu vodika dati su formulom gdje n= 1, 2, 3, … . Kada atom pređe iz stanja E 2 po državi E 1 atom emituje foton. Jednom kada se nađe na površini fotokatode, foton izbacuje fotoelektron. Talasna dužina svjetlosti koja odgovara crvenoj granici fotoelektričnog efekta za površinski materijal fotokatode, λcr = 300 nm. Koja je najveća moguća brzina fotoelektrona?

Uputstvo za provjeru i vrednovanje radova, dio 3

Rješenja zadataka S1–S6 dio 3 (sa detaljnim odgovorom) ocjenjuje stručna komisija. Na osnovu kriterijuma prikazanih u tabelama ispod, za izvršenje svakog zadatka, u zavisnosti od kompletnosti i tačnosti odgovora učenika, dodeljuje se od 0 do 3 boda.

Pažnja! Prilikom dodjeljivanja bodova za izvršenje zadatka u „Protokolu za provjeru odgovora na zadatke obrasca br. 2“ treba imati u vidu da ukoliko nema odgovora (nema evidencije da je ispitanik pristupio izvršavanju zadatka) , zatim "×", a ne "0".

Zadatak C1

Uzorak moguće rješenje

1) Navlaka će biti privučena pločicom, dodirnuti je, a zatim će odskočiti i visjeti u sklonjenom stanju.

2) Pod akcijom električno polje ploča, raspored elektrona u rukavu će se promijeniti i on će se naelektrizirati: ona strana, koja je bliža ploči (lijeva), imat će negativni naboj, a suprotna strana (desna) je pozitivna. Budući da sila interakcije nabijenih tijela opada s povećanjem udaljenosti između njih, privlačenje ploče lijeve strane rukava bit će veće od odbijanja desne strane rukava. Navlaka će se privući na ploču i pomicati dok je ne dodirne.

3) U trenutku kontakta, dio elektrona će prijeći iz rukava na pozitivno nabijenu ploču, rukav će dobiti pozitivan naboj i odbiti se od sada identično nabijene ploče.

4) Pod dejstvom sile odbijanja, rukav će skrenuti udesno i visjeti u položaju u kojem rezultujuća sila elektrostatičkog odbijanja, gravitacije i zatezanja niti postaje jednaka nuli.

Daje se kompletno tačno rešenje, uključujući tačan odgovor (u ovom slučaju - opis kretanja rukava, stavka 1), i potpuno ispravno objašnjenje (u ovom slučaju - st. 2–4) koji ukazuje na uočene pojave i zakonitosti (u ovom slučaju - naelektrisanje u spoljašnjem polju iu kontaktu sa naelektrisanim telom, interakcija naelektrisanih tela).

Dato je rješenje i dat je tačan odgovor, ali postoji jedan od sledećih nedostataka:

– Objašnjenje sadrži samo opšte obrazloženje bez osvrta na konkretnu situaciju problema, iako je sve potrebno fizičke pojave i zakone.

- Obrazloženje koje vodi do odgovora nije izneseno u potpunosti ili sadrži logičke nedostatke.

- Nisu naznačene sve fizičke pojave i zakoni neophodni za potpuno ispravno rješenje.

sam iz sledećih slučajeva:

- Dato je obrazloženje sa naznakom fizičkih pojava i zakona, ali je dat netačan ili nepotpun odgovor.

- Dato je obrazloženje sa naznakom fizičkih pojava i zakona, ali odgovor nije dat.

- Iznosi se samo tačan odgovor bez obrazloženja.

Zadatak C2

Primjer mogućeg rješenja

zakon o konzervaciji mehanička energija na uticaj:

Zakon održanja impulsa pri udaru:

mυ = mυ′ + MV. (2)

Rješavanje sistema jednačina (1), (2) uzimajući u obzir uslov

M = 3m, dobijamo

Odgovori:

Kriterijumi za ocenjivanje izvršenja zadatka

zakon održanja mehaničke energije, zakon održanja količine kretanja);

Predstavljeno rješenje sadrži tačku 1. kompletnog rješenja, ali ima jedan od sledećih nedostataka:

- AT neophodno Matematičke transformacije ili proračuni su napravili grešku.

– Potrebne matematičke transformacije i proračuni su logički ispravni, ne sadrže greške, ali nisu završeni.

– Transformacije koje vode do odgovora nisu prikazane, ali se upisuje tačan brojčani odgovor ili je odgovor u opšti pogled.

– Rješenje sadrži grešku u potrebnim matematičkim transformacijama i nije dovedeno do numeričkog odgovora.

Unosi koji odgovaraju sam iz sledećih slučajeva:

- Prikazane su samo odredbe i formule koje izražavaju fizičke zakone, čija je primjena neophodna rješavati problem, bez ikakvih transformacija njihovom upotrebom, u cilju rješavanja problema i odgovora.

– Rješenju nedostaje JEDNA od originalnih formula, neophodno za rješavanje problema (ili iskaza u osnovi rješenja), ali postoje logički ispravne transformacije s dostupnim formulama koje imaju za cilj rješavanje problema.

– U JEDNOJ od početnih formula potrebnih za rješavanje problema (ili iskaza koji leži u osnovi rješenja),

greška, ali postoje logički ispravne transformacije sa dostupnim formulama koje imaju za cilj rješavanje problema.

Svi slučajevi odluke koji ne ispunjavaju gore navedene kriterijume za bodovanje 1, 2, 3 boda.

Zadatak C3

Primjer mogućeg rješenja

Tokom ciklusa, količina topline koju primi plin iz grijača:

Dato je kompletno ispravno rješenje koje uključuje sljedeće elemente:

1) formule koje izražavaju fizičke zakone su ispravno napisane, čija je primjena neophodna riješiti problem na odabrani način (u ovom rješenju - prvi zakon termodinamike, Clapeyron–Mendelejev jednačina, formula za rad gasa);

2) izvode se potrebne matematičke transformacije i proračuni koji dovode do tačnog brojčanog odgovora i odgovor se predstavlja. U ovom slučaju je dopušteno rješenje "u dijelovima" (sa srednjim proračunima).

Zadatak C4

Primjer mogućeg rješenja

Snaga oslobođena na reostatu:

R = IU = I (– Ir).

Korijeni jednadžbe

I (– Ir) = 0:

I 1 = 0, I 2 = /r.

Dakle, maksimum funkcije P(I) se postiže na I = /(2r) i jednako je

Odgovori: Pmax= 4,5 W.

Kriterijumi za ocjenu izvršenja zadatka sa 3 boda

Dato je kompletno ispravno rješenje koje uključuje sljedeće elemente:

1) formule koje izražavaju fizičke zakone su ispravno napisane, čija je primjena neophodna riješiti problem na odabrani način (u ovom rješenju - Ohmov zakon za kompletan lanac i formula za trenutnu snagu);

2) izvode se potrebne matematičke transformacije i proračuni koji dovode do tačnog brojčanog odgovora i odgovor se predstavlja. U ovom slučaju je dopušteno rješenje "u dijelovima" (sa srednjim proračunima).

Zadatak C5

Primjer mogućeg rješenja

EMF indukcija u prstenu

Promjena magnetni fluks u vremenu ∆ t jednako ΔΦ = Δ( BS), gdje S = π D 2/4 (površina prstena) je konstantna.

S druge strane, prema Ohmovom zakonu, gdje S pr = π d 2/4 - površina poprečnog presjeka bakarne žice, dužina prstena l = π D.

Kriterijumi za ocjenu izvršenja zadatka sa 3 boda
Dato je kompletno ispravno rješenje koje uključuje sljedeće elemente:

1) formule koje izražavaju fizičke zakone su ispravno napisane, čija je primjena neophodna riješiti problem na odabrani način (u ovom rješenju - Faradejev zakon, Ohmov zakon, formula za otpor dugog tankog provodnika, formula za magnetni fluks);

2) izvode se potrebne matematičke transformacije i proračuni koji dovode do tačnog brojčanog odgovora i odgovor se predstavlja. U ovom slučaju je dopušteno rješenje "u dijelovima" (sa srednjim proračunima).

Zadatak C6


Kriterijumi za ocjenu izvršenja zadatka sa 3 boda

Dato je kompletno ispravno rješenje koje uključuje sljedeće elemente:

1) formule koje izražavaju fizičke zakone su ispravno napisane, čija je primjena neophodna riješiti problem na odabrani način (u ovom rješenju - izraz za energiju fotona koji emituje atom vodonika tokom prelaska iz pobuđenog stanja u osnovno stanje; Einsteinova jednadžba za fotoelektrični efekat);

2) izvode se potrebne matematičke transformacije i proračuni koji dovode do tačnog brojčanog odgovora i odgovor se predstavlja. U ovom slučaju je dopušteno rješenje "u dijelovima" (sa srednjim proračunima).

Kriterijumi za ocjenjivanje izvršenja zadataka S3–C6 za 2, 1 i 0 bodova su isti kao i za zadatak C2.- Ed.

2008

Vertikalno smještena zatvorena cilindrična posuda visine 50 cm podijeljeno s težinom pokretnog klipa 110 N na dva dijela, od kojih svaki sadrži istu količinu vodonika na temperaturi 361 K. Kolika je masa gasa u svakom dijelu cilindra ako je klip na visini 20 cm sa dna posude? Zanemarite debljinu klipa.

Stub žive dužine od 15 cm, koji odvaja zrak u cijevi od atmosfere. Cev je postavljena okomito sa zatvorenim krajem nadole. Za koliko stepeni treba zagrejati vazduh u cevi da zapremina koju zauzima vazduh postane ista? Temperatura vazduha u laboratoriji 300 K, a atmosferski pritisak je 750 mmHg

U kalorimetru je bio m 1 \u003d 1 kg led na temperaturi t 1 \u003d -5 ° S. Nakon dodavanja u kalorimetar m 2 \u003d 25 g voda u njemu je u termalnoj ravnoteži na temperaturi t = 0°S. Koja je temperatura t2 voda dodana u kalorimetar, samo da je led završio u kalorimetru? Zanemarite toplinski kapacitet kalorimetra.

Zagrijana posuda bila je prekrivena klipom, koji je pomoću vertikalne nerastezljive niti spojen sa stropom. Za koji procenat početne temperature će se smanjiti zrak u posudi do trenutka kada posuda odlije od površine na kojoj se nalazi? Težina plovila 5 kg. Klip može kliziti duž zidova posude bez trenja. Područje dna plovila 125 cm2. Atmosferski pritisak 10 5 Pa. Zanemarite toplinsko širenje posude i klipa.

Balon čija školjka ima masu M= 145 kg i zapremina V\u003d 230 m 3, normalno napunjen vrućim zrakom atmosferski pritisak i temperaturu okoline t o \u003d 0 o C. Koja je minimalna temperatura t mora imati zraka unutar školjke da bi balon počeo da se diže? Oklop lopte je nerastavljiv i ima malu rupu na dnu.

10 mol monoatomski idealan gas prvo se ohladi, smanjivši pritisak za 3 puta, a zatim zagreva na početnu temperaturu od 300 K (vidi sliku). Koliko je toplote primio gas u sekciji 2 - 3?

godine 2009

Konstantna masa monoatomskog idealnog gasa izvodi ciklički proces prikazan na slici. Za ciklus od grijača, plin prima količinu topline Q H = 8 kJ. Koji posao je obavljen spoljne sile tokom prelaska gasa iz stanja 2 u stanje 3?

2010

Vazduh se pumpa u cilindar brzinom 0,002 kg/s. Na gornjem kraju cilindra nalazi se rupa sa površinom 5 10 -4 m 2 zatvoren sigurnosnim ventilom. Ventil je zatvoren pomoću bestežinskog štapa dužine 0,5 m, koji se može slobodno rotirati oko ose u jednoj tački ALI(vidi sliku). Razdaljina AB jednaki 0,1 m. Masa mase je okačena sa slobodnog kraja štapa 2 kg. Ventil se otvara 580 s rad pumpe, ako je u početnom trenutku pritisak vazduha u cilindru bio jednak atmosferskom. Temperatura vazduha u cilindru i spolja se ne menja i jednaka je 300 K. Odredite zapreminu cilindra.


U učionici fizike izvođeni su eksperimenti sa razrijeđenim plinom konstantne mase. Zbog nepažnje, učenik, nakon što je na grafikonu označio početno i konačno stanje gasa (vidi sliku), nije naznačio koje su dvije od tri veličine (pritisak p, zapremina V, temperatura T) ucrtane duž osi. U časopisu je postojao zapis prema kojem su se imenovane vrijednosti mijenjale na sljedeći način: p 1< р 2 , V 1 >V2, T1< Ί 2 . Пользуясь этими данными, определите, какие величины были отложены на горизонтальной и vertikalne ose. Objasnite svoj odgovor navodeći koje ste fizičke zakone koristili.

Horizontalni cilindar s klipom fiksiran je u vakuumu. Cilindar sadrži 0,1 mol helijuma. Klip se drži graničnicima i može kliziti ulijevo duž zidova cilindra bez trenja. Metak mase 10 g, koji leti horizontalno brzinom od 400 m/s, udari u klip i zaglavi se u njemu. Temperatura helijuma u trenutku kada se klip zaustavi u krajnjem lijevom položaju povećava se za 64 K. Kolika je masa klipa? Pretpostavimo da tokom kretanja klipa gas nema vremena da razmeni toplotu sa klipom i cilindrom.


2011

Jedan mol idealnog jednoatomnog plina se prenosi iz stanja 1 s temperaturom T 1 = 300 K u stanje 2 na način da se tijekom cijelog procesa tlak plina povećava direktno proporcionalno njegovom volumenu. Tokom ovog procesa, gas prima količinu toplote Q = 14958 J. Koliko puta se n smanjuje gustina gasa kao rezultat ovog procesa?

Boca zapremine V = 1 litar sadrži helijum pri normalnom atmosferskom pritisku. Vrat boce površine S \u003d 2 cm 2 začepljen je kratkim čepom mase m = 20 g. Ako boca leži vodoravno, onda da bi se čep polako izvukao van njegovog vrata, horizontalno usmjerena sila F = 1 N mora se primijeniti na pluto na stolu okomito s vratom prema gore. Koliko toplote treba da se prenese helijumu u boci da bi istisnuo čep iz grla?

Jednoatomski idealni gas nalazi se u horizontalnoj cilindričnoj posudi zatvorenoj klipom. Početni pritisak gasa str 1 = 4 10 5 Pa. Udaljenost od dna posude do klipa je L. Površina poprečnog presjeka klipa S\u003d 25 cm 2. Kao rezultat sporog zagrijavanja, plin je dobio određenu količinu topline Q= 1,65 kJ, a klip se pomerio x\u003d 10 cm. Kada se klip kreće, sila trenja veličine F tr \u003d 3 10 3 N. Nađi L. Pretpostavimo da je posuda u vakuumu.