Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 15241
2021-06-14 
Количество теплоты, получаемое тепловой машиной от нагревателя, равно 1 кДж. При этом объем газа увеличивается от 1 л до 2 л, а давление линейно убывает в зависимости от объема от 1000 кПа до 400 кПа. Найдите изменение внутренней энергии газа. (Ответ 300 Дж)
Решение:
Очевидно, что ответ к этой задаче принципиально неверен. Действительно, согласно уравнению состояния идеального газа $pV = \nu RT$, поскольку $p_{1}V_{1} > p_{2}V_{2}$, то и $T_{1} > T_{2}$, т.е. изменение внутренней энергии в этом процессе отрицательно. При заданных параметрах состояний газа количество теплоты, необходимое для проведения процесса, нельзя задавать каким угодно, так как оно должно быть строго определенным.
В частности, если считать газ одноатомным, то, в соответствии с анализом рассмотренной ситуации, $a = - 6 \cdot 10^{8} Па/м^{3}, b = 1,6 \cdot 10^{6} Па, V^{\&} = \frac{5}{3} л$. Количество теплоты, необходимое для проведения такого процесса, равно $Q = Q(V^{\&} ) = 533 Дж$. При этом газ совершит работу по расширению $A^{ \prime} = \frac{(p_{1} + p_{2})(V_{2} - V_{1})}{2} = 700 Дж$. Изменение же внутренней энергии равно $\Delta U = \frac{3 \nu R(T_{2} - T_{1})}{2} = \frac{3(p_{2}V_{2} - p_{1}V_{1})}{2} = - 300 Дж$. Во время процесса расширения от объема $V^{\&}$ до объема $V_{2}$ газ отдаст 533 Дж - (700 - 300) Дж = 133 Дж$ тепла холодильнику.
Количество теплоты, получаемое тепловой машиной от нагревателя, равно 1 кДж. При этом объем газа увеличивается от 1 л до 2 л, а давление линейно убывает в зависимости от объема от 1000 кПа до 400 кПа. Найдите изменение внутренней энергии газа. (Ответ 300 Дж)
Решение:
Очевидно, что ответ к этой задаче принципиально неверен. Действительно, согласно уравнению состояния идеального газа $pV = \nu RT$, поскольку $p_{1}V_{1} > p_{2}V_{2}$, то и $T_{1} > T_{2}$, т.е. изменение внутренней энергии в этом процессе отрицательно. При заданных параметрах состояний газа количество теплоты, необходимое для проведения процесса, нельзя задавать каким угодно, так как оно должно быть строго определенным.
В частности, если считать газ одноатомным, то, в соответствии с анализом рассмотренной ситуации, $a = - 6 \cdot 10^{8} Па/м^{3}, b = 1,6 \cdot 10^{6} Па, V^{\&} = \frac{5}{3} л$. Количество теплоты, необходимое для проведения такого процесса, равно $Q = Q(V^{\&} ) = 533 Дж$. При этом газ совершит работу по расширению $A^{ \prime} = \frac{(p_{1} + p_{2})(V_{2} - V_{1})}{2} = 700 Дж$. Изменение же внутренней энергии равно $\Delta U = \frac{3 \nu R(T_{2} - T_{1})}{2} = \frac{3(p_{2}V_{2} - p_{1}V_{1})}{2} = - 300 Дж$. Во время процесса расширения от объема $V^{\&}$ до объема $V_{2}$ газ отдаст 533 Дж - (700 - 300) Дж = 133 Дж$ тепла холодильнику.
