Номер 17.7, страница 128 - гдз по физике 10-11 класс задачник Гельфгат, Генденштейн

Авторы: Гельфгат И. М., Генденштейн Л. Э., Кирик Л. А.
Тип: Задачник
Издательство: Илекса
Год издания: 2008 - 2025
Уровень обучения: профильный
Цвет обложки: красный лупа, парень едет на велосипеде
ISBN: 978-5-89237-252-7
Популярные ГДЗ в 10 классе
Упражнения. 17. Законы термодинамики. Термодинамика. Молекулярная физика и термодинамика - номер 17.7, страница 128.
№17.7 (с. 128)
Условие. №17.7 (с. 128)
скриншот условия

17.7. На рисунке изображены два замкнутых процесса, происходящих с идеальным газом: 1–2–3–1 и 3–2–4–3. В каком из них газ совершает большую работу?
☑ В процессе 3–2–4–3.
Указание. Полная работа газа за цикл численно равна площади внутри графика циклического процесса в координатах $p, V$ (в данном случае работа положительна, поскольку оба цикла «проходятся» в координатах $p, V$ по часовой стрелке).
Решение. №17.7 (с. 128)
Работа, совершаемая газом за циклический процесс, численно равна площади фигуры, ограниченной графиком этого процесса в координатах давление-объем (p, V). Чтобы определить, в каком из процессов работа больше, необходимо проанализировать данные циклы и сравнить площади, которые они описывают на диаграмме p-V.
1. Анализ графика в координатах V-T
Из уравнения состояния идеального газа $pV = \nu RT$, где $\nu$ – количество вещества, $R$ – универсальная газовая постоянная, можно выразить объем: $V = (\frac{\nu R}{p})T$.
Это уравнение показывает, что в координатах V-T изобарные процессы (процессы при постоянном давлении $p$) изображаются прямыми линиями, проходящими через начало координат. Тангенс угла наклона такой прямой к оси T равен $\frac{V}{T} = \frac{\nu R}{p}$. Следовательно, чем больше наклон прямой (больше отношение $\frac{V}{T}$), тем меньше давление газа.
На рисунке показаны две такие изобары (пунктирные линии):
- Одна проходит через точки 1 и 3. Обозначим давление на ней как $p_A$.
- Другая проходит через точки 2 и 4. Обозначим давление на ней как $p_B$.
Поскольку наклон прямой, проходящей через точки 1 и 3, больше, чем наклон прямой, проходящей через точки 2 и 4, то соответствующее давление $p_A$ меньше, чем давление $p_B$. Таким образом, $p_A < p_B$.
Процесс 2-3 является изотермическим, так как он представлен вертикальной линией на V-T диаграмме, что означает $T = const$.
2. Сравнение циклов
Рассмотрим оба цикла:
- Цикл 1-2-3-1: Газ переходит между состояниями 1, 2 и 3. Давление в этом цикле изменяется в диапазоне от $p_A$ до $p_B$.
- Цикл 3-2-4-3: Газ переходит между состояниями 3, 2 и 4. Давление в этом цикле также изменяется в диапазоне от $p_A$ до $p_B$.
Из графика видно, что цикл 3-2-4-3 происходит при более высоких температурах и бо́льших объемах по сравнению с циклом 1-2-3-1 (за исключением общего процесса 2-3).
Работа газа в цикле $A = \oint p dV$. Качественно, работа тем больше, чем выше среднее давление в цикле и чем больше изменение объема.
Цикл 3-2-4-3 в целом расположен в области более высоких давлений (поскольку он включает в себя точку 4 с давлением $p_B$ и высокой температурой $T_4$) и бо́льших объемов ($V_4 > V_3 > V_1$). Процесс расширения 2-4 в этом цикле происходит при постоянном высоком давлении $p_B$, в то время как в цикле 1-2-3-1 расширение происходит при давлениях, которые либо ниже, либо равны $p_B$. Больший диапазон объемов и температур в цикле 3-2-4-3 при сопоставимом диапазоне давлений приводит к тому, что площадь, ограниченная этим циклом на диаграмме p-V, будет больше.
Таким образом, газ совершает бо́льшую работу в процессе 3-2-4-3.
Ответ: В процессе 3-2-4-3.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10-11 класс, для упражнения номер 17.7 расположенного на странице 128 к задачнику 2008 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №17.7 (с. 128), авторов: Гельфгат (Илья Маркович), Генденштейн (Лев Элевич), Кирик (Леонид Анатольевич), профильный уровень обучения учебного пособия издательства Илекса.