Первый закон термодинамики

В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа p1 = 4·105 Па. Расстояние от дна сосуда до поршня L = 30 см. Площадь поперечного сечения поршня S = 25 см2. В результате медленного нагревания газа поршень некоторое время покоился, а затем медленно сдвинулся на расстояние x = 10 см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной Fтр = 3·103 Н. Какое количество теплоты получил газ в этом процессе? Считать, что сосуд находится в вакууме.

[рис.] В вертикальном цилиндре с гладкими стенками, открытом сверху, под поршнем массой M и конечной площадью основания находится одноатомный идеальный газ. В первоначальном состоянии поршень покоится на высоте h, опираясь на выступы на внутренней стороне стенок цилиндра (см. рис. 1). Давление газа p0 равно внешнему атмосферному. Газу сообщили количество теплоты Q, и в результате медленного расширения газа нижняя сторона поршня оказалась на высоте H (см. рис. 2). Чему равна площадь основания поршня S? Тепловыми потерями пренебречь.

[рис.] На рисунке показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом, в координатах V–Т, где V – объём газа, Т – абсолютная температура газа. Количество вещества газа постоянно. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующих отражённые на графике процессы.

[рис.] На рисунке показаны два процесса, проведённых с одним и тем же количеством газообразного неона (p – давление неона; V – его объём). Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие процессы на рисунке.

Аргону сообщили количество теплоты, равное 30 кДж, и он изобарно расширился. При этом объём газа увеличился на 0,6 м3. Каково давление газа? Масса газа постоянна.

[рис.] При изучении явления теплообмена герметичный теплоизолированный сосуд с одноатомным идеальным газом разделили неподвижной перегородкой, способной проводить тепло, на две одинаковые части (см. рисунок). После этого газ в разных частях сосуда нагрели до разных температур. Температура газа в части А равна 303 К, а в части Б равна 20 °С. Количество газа одинаково в обеих частях сосуда. Считая, что теплоёмкость сосуда пренебрежимо мала, выберите все утверждения, которые верно отражают изменения, происходящие с газом в дальнейшем после окончания нагревания.

[рис.] На рисунке показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом, в координатах V $-$ Т, где V $-$ объём газа, Т $-$ абсолютная температура газа. Количество вещества газа постоянно. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующих процессы на графике.

При изобарном расширении неона его объём увеличился на 0,4 м3, а внутренняя энергия увеличилась на 6 кДж. Определите давление неона.

[рис.] На рисунке показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом, в координатах V–Т, где V – объём газа, Т – абсолютная температура газа. Количество вещества газа постоянно. Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие отражённые на графике процессы.

При сжатии идеального одноатомного газа при постоянном давлении внешние силы совершили работу 2000 Дж. Какое количество теплоты было передано при этом газом окружающим телам?

При изобарном нагревании газообразный гелий получил количество теплоты 100 Дж. Какую работу совершил газ? Масса гелия в процессе нагревания не менялась.

Идеальному одноатомному газу в цилиндре под поршнем было передано количество теплоты 5000 Дж. Какую работу совершил при этом газ, если его расширение происходило при постоянном давлении?

При изобарном расширении постоянной массы гелия при нормальном атмосферном давлении его объём увеличился на 0,2 м3. Определите изменение внутренней энергии гелия.

[рис.] На pV-диаграмме показаны два процесса, проведённых с одним и тем же количеством разреженного газообразного гелия. Из приведённого ниже списка выберите два верных утверждения, характеризующих процессы на графике.

При изобарном расширении постоянной массы неона при нормальном атмосферном давлении ему сообщили количество теплоты, равное 200 кДж. Определите изменение объёма неона.

[рис.] На pV-диаграмме показаны два процесса, проведённых с одним и тем же постоянным количеством газообразного гелия. Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие процессы на графике.

[рис.] На Vp-диаграмме показан процесс изменения состояния постоянной массы идеального газа. Внутренняя энергия газа уменьшилась на 30 кДж. Какое количество теплоты отдал газ в этом процессе?

[рис.] На рТ-диаграмме показан процесс изменения состояния 1 моль одноатомного идеального газа. Газ в этом процессе получил количество теплоты, равное 3 кДж. Определите работу, совершённую газом.

Внешние силы совершили над газом работу 30 Дж, при этом внутренняя энергия газа уменьшилась на 30 Дж. Какое количество теплоты отдал газ в этом процессе?

[рис.] На pT-диаграмме показан процесс изменения состояния 5 моль идеального газа. Внутренняя энергия газа увеличилась на 20 кДж. Какое количество теплоты получил газ в этом процессе?

[рис.] На рV-диаграмме показан процесс изменения состояния 3 моль идеального одноатомного газа. Внешние силы совершили работу, равную 5 кДж. Какое количество теплоты газ отдал в этом процессе?

На графиках А и Б приведены диаграммы p $-$ T и p $-$ V для процессов 1 $-$ 2 и 3 $-$ 4 (гипербола), проводимых с 1 моль гелия. На диаграммах p $-$ давление, V $-$ объём и T $-$ абсолютная температура газа. Установите соответствие между графиками и утверждениями, характеризующими изображённые на графиках процессы. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. | ГРАФИКИ | | УТВЕРЖДЕНИЯ А) | [рис.] Б) | [рис.] | | 1) | Над газом совершают работу, при этом газ отдаёт положительное количество теплоты. 2) | Над газом совершают работу, при этом его внутренняя энергия увеличивается. 3) | Газ получает положительное количество теплоты, при этом его внутренняя энергия увеличивается. 4) | Газ получает положительное количество теплоты, при этом его внутренняя энергия не изменяется.

Газ в цилиндре двигателя получил от нагревателя количество теплоты, равное 900 Дж. Затем он расширился, совершив работу, равную 1500 Дж. На какую величину в результате этих двух процессов уменьшилась внутренняя энергия газа?

В процессе сжатия над газом совершили работу 12 кДж. При этом внутренняя энергия газа увеличилась на 16 кДж. Какое количество теплоты сообщили газу в этом процессе?

Установите соответствие между процессами, в которых участвует 1 моль одноатомного идеального газа, и физическими величинами (ΔU $-$ изменение внутренней энергии; А $-$ работа газа), которые их характеризуют. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. | ПРОЦЕССЫ | | ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ А) | изотермическое сжатие Б) | изохорное нагревание | | 1) | ΔU > 0; A > 0 2) | ΔU = 0; A < 0 3) | ΔU < 0; A = 0 4) | ΔU > 0; A = 0

[рис.] На рисунке показан циклический процесс изменения состояния 1 моль одноатомного идеального газа. На каком участке цикла изменение внутренней энергии газа равно полученному газом количеству теплоты?

При исследовании изопроцессов использовался закрытый сосуд переменного объёма, заполненный неоном и соединённый с манометром. Объём сосуда медленно увеличивают, сохраняя давление неона в нём постоянным. Как изменяются при этом внутренняя энергия и плотность неона в сосуде? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения: 1) | увеличивается 2) | уменьшается 3) | не изменяется Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого ответа. Цифры в ответе могут повторяться. Внутренняя энергия неона в сосуде | Плотность неона в сосуде |

Газ получил извне количество теплоты, равное 100 Дж, и совершил при этом работу, равную 80 Дж. Масса газа не менялась. На сколько увеличилась внутренняя энергия газа?

[рис.] На ТV-диаграмме показан процесс изменения состояния идеального одноатомного газа. Газ получил количество теплоты, равное 50 кДж. Какую работу совершил газ в этом процессе, если его масса не меняется?

Газ в сосуде сжали, совершив работу 30 Дж. Внутренняя энергия газа при этом увеличилась на 35 Дж. Какое количество теплоты сообщили газу?