1. Давление воздуха в автомобильной камере при температуре -130C было 160кПа. Каким стало давление, если в результате длительного движения автомобиля, если воздух в камере нагрелся до 370С?
2. Сосуд объёмом 27 л, содержащий газ при давлении 2·105 Па, соединяют с другим сосудом объёмом 3 л, из которого откачан воздух. Найдите давление газа в сосуде. Процесс изотермический.
3. Постройте график изотермического процесса в координатах (p,T), (p,V), (V,T).
Самостоятельная работа
Вариант 1
1. Газ сжат изотермически от объема 8 л до объема 6 л. Давление при этом возросло на 4 кПа. Каким было начальное давление?
2. Какая масса воздуха требуется для наполнения камеры в шине автомобиля, если ее объем 12 л? Камеру накачивают при температуре 27°С до давления 2,2·105 Па.
3. При температуре 5°С давление воздуха в баллоне равно 104 Па. При какой температуре давление в нем будет 2,6·104 Па?
4. До какой температуры нужно изобарически охладить некоторую массу газа с начальной температурой 37°С, чтобы объем газа уменьшился при этом на одну четверть?
5. Постройте график изобарного процесса в координатах (p,T), (p,V), (V,T).
Вариант 2
1. Баллон емкостью 100 л содержит 5,76 кг кислорода. При какой температуре возникает опасность взрыва, если баллон выдерживает давление до 5·105 Па?
2. В баллоне емкостью 100 л находится газ под давлением 4,9·105 Па. Какой объем займет газ при нормальном атмосферном давлении (1,01·105 Па)? Его температура не меняется.
3. Газ нагрет от 27° до 477° С при постоянном давлении. В результате его объем увеличился на 5 л. Определить первоначальный объем газа.
4. При температуре 52°С давление газа в баллоне равно 200кПа. При какой температуре его давление будет равным 250 кПа?
5. Постройте график изохорного процесса в координатах (p,T), (p,V), (V,T).
Контрольные вопросы
1. Запишите уравнение Клапейрона.
2. Сформулируйте закон Гей-Люссака?
3. Какой процесс называется изотермическим?
Практическая работа № 6
Применение первого закона термодинамики и формулы КПД теплового двигателя при решении задач
Цель: научиться применять первый закон термодинамики и формулу КПД теплового двигателя при решении задач.
Место проведения: учебная аудитория.
Средства обучения:
- методические рекомендации к практической работе № 6;
- линейка и карандаш;
- калькулятор.
Виды самостоятельной работы:
Решение тренировочных заданий.
Краткая теория
Если рассматривать все тела, участвующие в процессе, и учитывать изменение и механической и внутренней энергии всех тел, то в итоге получим, что полная энергия - величина постоянная. Это закон сохранения полной энергии. В термодинамике он носит название первого начала и формулируется следующим образом: теплота, сообщенная газу, идет на изменение его внутренней энергии и на работу, совершаемую газом против внешних сил:
Q=ΔU+A
Машины, производящие механическую работу в результате обмена теплотой с окружающими телами, называются тепловыми двигателями. Во всех типах таких двигателей непрерывное или периодически повторяющееся получение работы возможно только в том случае, когда совершающая работу машина не только получает тепло от какого-то тела (нагревателя), но и отдает часть тепла другому телу (охладителю).
Отношение механической работы, совершаемой двигателем, к израсходованной энергии называется коэффициентом полезного действия КПД. Поскольку в тепловом двигателе совершенная работа есть разница между теплотой, полученной от нагревателя и теплотой, отданной охладителю, то:
,
где Q1 - теплота, полученная рабочим веществом от нагревателя, Q2 - теплота, отданная рабочим веществом охладителю.
,
где T1 - температура нагревателя, T2 – температура холодильника.
