Ce este egal cu eficienta ciclului condus cu un gaz ideal monoatomic? Dați răspunsul dvs. ca procent, rotunjit la cel mai apropiat număr întreg.

Soluţie.

Eficiența unui motor termic este definită ca raportul dintre munca utilă și căldura transferată fluidului de lucru pe ciclu: Să determinăm mai întâi munca utilă pe ciclu, pe diagramă această valoare corespunde zonei ciclului: Calculați căldura transferat în gaz folosind prima lege a termodinamicii: Se consideră succesiv toate secțiunile ciclului. În secțiunea 1 - 2, gazul nu funcționează, iar modificarea energiei sale interne (ținând cont de ecuația Clapeyron-Mendeleev) este: Deoarece modificarea energiei interne este pozitivă, gazul primește căldură în această secțiune. În secțiunea 2 - 3, gazul funcționează. Modificarea energiei sale interne în această secțiune: Prin urmare, în această secțiune, gazul primește căldură. În secțiunea 3 - 1, gazul face muncă negativă, se răcește, ceea ce înseamnă că aceasta energie interna scade, prin urmare, in aceasta zona degaja caldura, dar nu o primeste. În sfârșit, toată căldura primită de gaz în timpul ciclului este egală cu. Astfel, eficiența ciclului este egală cu

Raspuns: 10.

Raspuns: 10

Oaspete 12.01.2013 20:25

Oaspete

Buna ziua!

Puteți utiliza orice formulă, în funcție de ceea ce vă este convenabil în această sarcină specială. În această problemă, ciclul merge în sensul acelor de ceasornic, prin urmare, gazul face o activitate pozitivă, așa că poate fi mai convenabil să folosiți ceea ce este folosit :)

Oaspete 22.09.2013 13:31

Alexei! Felicitări. Ați „inventat” încă o dată o mașină cu mișcare perpetuă de al doilea fel. Atenție la faptul că în starea problemei este indicat că gazul este monoatomic.

Dacă faceți aceleași calcule cu un gaz biatomic, atunci valoarea eficienței va fi diferită, ceea ce contrazice prima teoremă Carnot, care spune: „Eficiența unui ciclu reversibil nu depinde de tipul de substanță din care se lucrează. se face fluid”.

Aș dori să fac o remarcă despre „tezele tale”. Unul dintre ei spune: „Procesul cvasistatic (care curge încet) este reversibil”. Potrivit acestuia, dacă motorul diesel este rotit încet în direcția opusă, motorina va curge în partea de combustibil și aerul purificat va ieși din filtrul de aer !!! La urma urmei, conform tezei tale, totul ar trebui să revină la poziția inițială.Chiar crezi prostia asta?!

Alexei

Buna ziua!

Cred că această dezbatere este fără sfârșit. Teza mea este următoarea, voi încerca să o transmit din nou: „Dacă este dat un punct pe o diagramă (), atunci starea sistemului este complet dată și este într-o stare de echilibru (credem că cunoaștem ecuația de stare).Dacă sistemul nu este în echilibru, atunci un punct din astfel de diagrame nu are deloc sens. În plus, atunci când o linie este trasată pe diagramă, este o secvență de stări de echilibru prin care sistemul trece continuu, cvasistatic. Sistemul poate fi mutat de-a lungul liniei în direcții diferite. "

În ceea ce privește teorema Carnot la care te referi, cred că îți scapă faptul esențial că este formulată pentru ciclul Carnot când există un încălzitor la o temperatură și un frigider la alta. Pentru ciclul Krno, totul iese așa cum spui. Dar vă puteți gândi la o grămadă imensă de mașini convertibile, altele decât mașina lui Carnot. De exemplu, este posibil să se construiască un ciclu cu trei temperaturi din adiabați și izoterme. O generalizare suplimentară oferă o curbă arbitrară. V-am spus deja că orice linie se poate construi din adiabați și izoterme. Sper că nu aveți îndoieli cu privire la reversibilitatea lor.

Exemplul dvs. de motor nu se încadrează în această imagine, desigur. Procesul de transformare a combustibilului în căldură cu ejectarea produselor de ardere nu poate fi inversat, indiferent cât de mult ai încerca.

Sarcini С1–С6 sunt sarcini, a căror rezolvare integrală trebuie consemnată în formularul de răspuns nr. 2. Se recomandă efectuarea unei soluții preliminare asupra unui proiect. Când luați o decizie în formularul de răspuns nr. 2, notați mai întâi numărul sarcinii ( C1 etc.), iar apoi rezolvarea problemei corespunzătoare.

C1. Lângă o mică placă de metal, montată pe un suport izolator, pe un fir de mătase era atârnată o carcasă de metal ușor descărcată. Când placa a fost conectată la borna redresorului de înaltă tensiune prin aplicare sarcină pozitivă, mâneca este în mișcare. Descrieți mișcarea mânecii și explicați-o, indicând din ce fenomene fizice și tipare este cauzată.

O soluție completă corectă pentru fiecare dintre probleme С2–С6 ar trebui să includă legi și formule, a căror aplicare este necesară și suficientă pentru a rezolva problema, precum și transformări matematice, calcule cu un răspuns numeric și (dacă este necesar) o figură care explică soluția.

C2. Două bile, ale căror mase diferă cu un factor de 3, atârnă, atingând, pe fire verticale (vezi figura). O minge ușoară este deviată printr-un unghi de 90° și eliberată fără viteza inițială. Care va fi atitudinea energiile cinetice mingi grele și ușoare imediat după impactul lor central absolut elastic?

C3. Un gaz ideal monoatomic de masă constantă trece prin procesul ciclic prezentat în figură. În timpul ciclului, gazul primește o cantitate de căldură de la încălzitor Q n = 8 kJ. Care este munca efectuată de gaz pe ciclu?

C4. Circuit electric constă dintr-o sursă de curent și un reostat. sursă emf= 6 V, rezistența sa internă r= 2 ohmi. Rezistența reostatului poate fi modificată de la 1 la 5 ohmi. Care este puterea maximă de ieșire a reostatului?

C5. Un inel de cupru cu un diametru de 20 cm, un diametru de sârmă inelală de 2 mm, este situat într-un câmp magnetic uniform. Planul inelului este perpendicular pe vectorul de inducție magnetică. Determinați modulul vitezei de modificare a inducției magnetice a câmpului în timp, dacă în acest caz un curent de inducție 10 A. Rezistivitate cupru ρ Cu \u003d 1,72 10 -8 Ohm m.

C6. Nivelurile de energie ale unui electron într-un atom de hidrogen sunt date de formula unde n= 1, 2, 3, … . Când un atom trece din stare E 2 pe stat E 1 atom emite un foton. Odată ajuns la suprafața fotocatodului, un foton elimină un fotoelectron. Lungimea de undă a luminii corespunzătoare marginii roșii a efectului fotoelectric pentru materialul de suprafață al fotocatodului, λcr = 300 nm. Care este viteza maximă posibilă a unui fotoelectron?

Instrucțiuni pentru verificarea și evaluarea lucrărilor, partea 3

Soluții de sarcini С1–С6 partea 3 (cu un răspuns detaliat) sunt evaluate de o comisie de experți. Pe baza criteriilor prezentate în tabelele de mai jos, pentru îndeplinirea fiecărei sarcini, în funcție de completitudinea și corectitudinea răspunsului dat de elev, se atribuie de la 0 la 3 puncte.

Atenţie! Atunci când atribuiți puncte pentru finalizarea unei sarcini în „Protocolul pentru verificarea răspunsurilor la sarcinile din formularul nr. 2”, trebuie avut în vedere faptul că, dacă nu există niciun răspuns (nu există înregistrări care să indice că examinatorul a început să finalizeze sarcina) , apoi „×”, nu „0”.

O sarcină C1

Probă soluție posibilă

1) Manșonul va fi atras de farfurie, îl atinge, apoi sări și atârnă într-o stare deformată.

2) Sub acțiune câmp electric placa, distribuția electronilor din manșon se va modifica și aceasta va fi electrificată: acea parte a acesteia, care este mai aproape de placă (stânga), va avea sarcina negativa, iar partea opusă (dreapta) este pozitivă. Deoarece forța de interacțiune a corpurilor încărcate scade odată cu creșterea distanței dintre ele, atracția față de placa din partea stângă a manșonului va fi mai mare decât respingerea părții drepte a manșonului. Manșonul va fi atras de farfurie și se va mișca până când îl atinge.

3) În momentul contactului, o parte din electroni va trece de la manșon pe placa încărcată pozitiv, manșonul va dobândi o sarcină pozitivă și se va respinge de pe placa acum încărcată identic.

4) Sub acțiunea forței de respingere, manșonul se va abate spre dreapta și va atârna într-o poziție în care forța rezultantă a respingerii electrostatice, a gravitației și a tensiunii firului devine egală cu zero.

Se oferă o soluție completă corectă, inclusiv răspunsul corect (în acest caz - descrierea mișcării mânecii, punctul 1), și o explicație completă corectă (în acest caz - paragrafele 2–4) indicând fenomenele și legile observate (în acest caz - electrificarea într-un câmp exterior și în contact cu un corp încărcat, interacțiunea corpurilor încărcate).

Se dă soluția și se dă răspunsul corect, dar există unu dintre următoarele neajunsuri:

– Explicația conține doar raționamente generale fără referire la situația specifică a problemei, deși toate sunt necesare fenomene fizice si legi.

- Raționamentul care duce la răspuns nu este prezentat în întregime sau conține defecte logice.

- Nu sunt indicate toate fenomenele fizice și legile necesare pentru o soluție completă corectă.

singur din urmatoarele cazuri:

- Raționamentul este dat cu indicarea fenomenelor fizice și a legilor, dar se dă un răspuns incorect sau incomplet.

- Raționamentul este dat cu indicarea fenomenelor fizice și a legilor, dar răspunsul nu este dat.

- Numai răspunsul corect este prezentat fără justificare.

O sarcină C2

Exemplu de soluție posibilă

legea conservării energie mecanică la impact:

Legea conservării impulsului la impact:

mυ = mυ′ + MV. (2)

Rezolvarea sistemului de ecuații (1), (2) ținând cont de condiția

M = 3m, primim

Răspuns:

Criterii de evaluare a performanței sarcinii

legea conservării energiei mecanice, legea conservării impulsului);

Soluția prezentată conține punctul 1 al soluției complete, dar are unu dintre următoarele neajunsuri:

- AT necesar Transformările sau calculele matematice au făcut o eroare.

– Transformările și calculele matematice necesare sunt corecte din punct de vedere logic, nu conțin erori, dar nu sunt finalizate.

– Transformările care conduc la răspuns nu sunt prezentate, dar se scrie răspunsul numeric corect sau răspunsul este în vedere generala.

– Soluția conține o eroare în transformările matematice necesare și nu a fost adusă la un răspuns numeric.

Intrări corespunzătoare singur din urmatoarele cazuri:

- Sunt prezentate doar prevederi și formule care exprimă legi fizice, a cărui aplicare este necesară pentru a rezolva problema, fără nicio transformare cu utilizarea lor, care vizează rezolvarea problemei, și răspunsul.

– În soluție lipsește UNA dintre formulele originale, necesar pentru a rezolva problema (sau enunțul care stă la baza soluției), dar există transformări corecte din punct de vedere logic cu formulele disponibile care vizează rezolvarea problemei.

– într-una dintre formulele inițiale necesare pentru rezolvarea problemei (sau enunțul care stă la baza soluției),

o eroare, dar există transformări logic corecte cu formulele disponibile care vizează rezolvarea problemei.

Toate cazurile de decizie care nu îndeplinesc criteriile de mai sus pentru notarea a 1, 2, 3 puncte.

O sarcină C3

Exemplu de soluție posibilă

În timpul ciclului, cantitatea de căldură primită de gaz de la încălzitor:

Se oferă o soluție completă corectă, incluzând următoarele elemente:

1) formulele care exprimă legile fizice sunt corect scrise, a cărui aplicare este necesară pentru a rezolva problema în modul ales (în această soluție - prima lege a termodinamicii, ecuația Clapeyron–Mendeleev, formula pentru lucrul cu gaz);

2) se efectuează transformările și calculele matematice necesare, conducând la răspunsul numeric corect, iar răspunsul este prezentat. În acest caz, soluția „pe părți” (cu calcule intermediare) este permisă.

O sarcină C4

Exemplu de soluție posibilă

Puterea eliberată pe reostat:

R = IU = eu (– Ir).

Rădăcinile ecuației

eu (– Ir) = 0:

eu 1 = 0, eu 2 = /r.

Prin urmare, maximul funcției P(eu) se realizează la eu = /(2r) și este egală cu

Răspuns: Pmax= 4,5 W.

Criterii de evaluare a îndeplinirii sarcinii cu 3 puncte

Se oferă o soluție completă corectă, incluzând următoarele elemente:

1) formulele care exprimă legile fizice sunt corect scrise, a cărui aplicare este necesară pentru a rezolva problema în modul ales (în această soluție - legea lui Ohm pentru lanț completși formula pentru puterea curentă);

2) se efectuează transformările și calculele matematice necesare, conducând la răspunsul numeric corect, iar răspunsul este prezentat. În acest caz, soluția „pe părți” (cu calcule intermediare) este permisă.

O sarcină C5

Exemplu de soluție posibilă

Inducerea EMF în inel

Schimbare flux magneticîn timp ∆ t este egal cu ΔΦ = Δ( BS), Unde S = π D 2/4 (aria inelului) este constantă.

Pe de altă parte, conform legii lui Ohm, Unde S pr = π d 2/4 - aria secțiunii transversale a sârmei de cupru, lungimea inelului l = π D.

Criterii de evaluare a îndeplinirii sarcinii cu 3 puncte
Se oferă o soluție completă corectă, incluzând următoarele elemente:

1) formulele care exprimă legile fizice sunt corect scrise, a cărui aplicare este necesară pentru a rezolva problema în modul ales (în această soluție - Legea lui Faraday, legea lui Ohm, formula pentru rezistența unui conductor lung și subțire, formula pentru fluxul magnetic);

2) se efectuează transformările și calculele matematice necesare, conducând la răspunsul numeric corect, iar răspunsul este prezentat. În acest caz, soluția „pe părți” (cu calcule intermediare) este permisă.

O sarcină C6


Criterii de evaluare a îndeplinirii sarcinii cu 3 puncte

Se oferă o soluție completă corectă, incluzând următoarele elemente:

1) formulele care exprimă legile fizice sunt corect scrise, a cărui aplicare este necesară pentru a rezolva problema în modul ales (în această soluție - expresia energiei unui foton emis de un atom de hidrogen în timpul tranziției de la starea excitată la starea fundamentală; Ecuația lui Einstein pentru efectul fotoelectric);

2) se efectuează transformările și calculele matematice necesare, conducând la răspunsul numeric corect, iar răspunsul este prezentat. În acest caz, soluția „pe părți” (cu calcule intermediare) este permisă.

Criterii de evaluare a îndeplinirii sarcinilor С3–C6 pentru 2, 1 și 0 puncte sunt aceleași ca pentru sarcină C2.- Ed.

2008

Vas cilindric închis amplasat vertical cu înălțime 50 cmîmpărțit la greutatea pistonului mobil 110 Nîn două părți, fiecare conținând aceeași cantitate de hidrogen la o temperatură 361 K. Ce masă de gaz este în fiecare parte a cilindrului dacă pistonul este la înălțime 20 cm din fundul vasului? Ignorați grosimea pistonului.

O coloană de mercur cu o lungime de 15 cm, care separă aerul din tub de atmosferă. Tubul a fost plasat vertical cu capătul etanșat în jos. Cu câte grade ar trebui să fie încălzit aerul din tub, astfel încât volumul ocupat de aer să devină același? Temperatura aerului în laborator 300 K, iar presiunea atmosferică este 750 mmHg

În calorimetru a fost m 1 \u003d 1 kg gheata la temperatura t 1 \u003d -5 ° С. După adăugarea în calorimetru m 2 \u003d 25 g apa din el este în echilibru termic la o temperatură t = 0°С. Care este temperatura t2 apă adăugată în calorimetru, dacă doar gheața a ajuns în calorimetru? Ignorați capacitatea termică a calorimetrului.

Vasul încălzit era acoperit cu un piston, care era conectat la tavan cu ajutorul unui fir vertical inextensibil. Cu ce ​​procent din temperatura initiala va scadea aerul din vas in momentul in care vasul se desprinde de pe suprafata pe care se afla? Greutatea vasului 5 kg. Pistonul poate aluneca de-a lungul pereților vasului fără frecare. Zona fundului vasului 125 cm2. Presiunea atmosferică 10 5 Pa. Ignorați dilatarea termică a vasului și a pistonului.

Un balon a cărui carcasă are masă M= 145 kg și volum V\u003d 230 m 3, umplut cu aer cald în mod normal presiune atmosferică si temperatura mediului ambiant t o \u003d 0 o C. Care este temperatura minimă t trebuie să aibă aer în interiorul carcasei pentru ca balonul să înceapă să se ridice? Carcasa mingii este inextensibilă și are o mică gaură în partea de jos.

10 mol monoatomic gaz ideal mai întâi răcit, reducând presiunea de 3 ori, apoi încălzit la temperatura inițială de 300 K (vezi figura). Câtă căldură a primit gazul din secțiunea 2 - 3?

anul 2009

Masa constantă a unui gaz ideal monoatomic realizează procesul ciclic prezentat în figură. Pentru un ciclu de la încălzitor, gazul primește cantitatea de căldură Q H = 8 kJ. Ce muncă se face forțe externeîn timpul trecerii gazului de la starea 2 la starea 3?

2010

Aerul este pompat în cilindru cu o viteză 0,002 kg/s. La capătul superior al cilindrului există o gaură cu zonă 5 10 -4 m 2închis de o supapă de siguranță. Supapa este ținută închisă de o tijă fără greutate de lungime 0,5 m, care se poate roti liber în jurul unei axe într-un punct DAR(Vezi poza). Distanţă AB egală 0,1 m. O masă de masă este suspendată de capătul liber al tijei 2 kg. Supapa se deschide prin 580 s funcționarea pompei, dacă la momentul inițial presiunea aerului din cilindru era egală cu cea atmosferică. Temperatura aerului din cilindru și din exterior nu se modifică și este egală cu 300 K. Determinați volumul cilindrului.


În clasa de fizică s-au efectuat experimente cu un gaz rarefiat de masă constantă. Din cauza neatenției, elevul, după ce a marcat pe grafic stările inițiale și finale ale gazului (vezi figura), nu a indicat care două dintre cele trei mărimi (presiunea p, volumul V, temperatura T) sunt reprezentate de-a lungul axelor. A existat o intrare în jurnal, conform căreia valorile numite s-au schimbat după cum urmează: p 1< р 2 , V 1 >V2, T1< Ί 2 . Пользуясь этими данными, определите, какие величины были отложены на горизонтальной и axele verticale. Explicați răspunsul indicând ce legi fizice ați folosit.

Un cilindru orizontal cu piston este fixat în vid. Cilindrul conține 0,1 mol de heliu. Pistonul este ținut de opritoare și poate aluneca spre stânga de-a lungul pereților cilindrului fără frecare. Un glonț cu masa de 10 g, care zboară orizontal cu o viteză de 400 m/s, lovește pistonul și se blochează în el. Temperatura heliului în momentul în care pistonul se oprește în poziția extremă stângă crește cu 64 K. Care este masa pistonului? Să presupunem că în timpul mișcării pistonului, gazul nu are timp să facă schimb de căldură cu pistonul și cilindrul.


2011

Un mol dintr-un gaz monoatomic ideal este transferat din starea 1 cu o temperatură T 1 \u003d 300 K în starea 2, astfel încât pe parcursul întregului proces presiunea gazului crește direct proporțional cu volumul său. În timpul acestui proces, gazul primește o cantitate de căldură Q = 14958 J. De câte ori n scade densitatea gazului ca urmare a acestui proces?

O sticlă cu un volum de V = 1 litru conține heliu la presiunea atmosferică normală. Gâtul unei sticle cu o suprafață S \u003d 2 cm 2 este astupat cu un dop scurt cu o masă m \u003d 20 g. Dacă sticla se află orizontal, atunci pentru a trage încet dopul din gât, trebuie pentru a aplica o forță direcționată orizontal F \u003d 1 N pe plută.pe masă vertical cu gâtul în sus. Câtă căldură trebuie transmisă heliului din sticlă pentru ca acesta să strângă dopul din gât?

Un gaz ideal monoatomic este conținut într-un vas cilindric orizontal închis de un piston. Presiunea inițială a gazului p 1 = 4 10 5 Pa. Distanța de la fundul vasului la piston este L. Zona secțiunii transversale a pistonului S\u003d 25 cm 2. Ca urmare a încălzirii lente, gazul a primit o cantitate de căldură Q= 1,65 kJ, iar pistonul s-a deplasat pe o distanță X\u003d 10 cm. Când pistonul se mișcă, o forță de frecare de magnitudine F tr \u003d 3 10 3 N. Găsiți L. Să presupunem că vasul este în vid.