Номер 2, страница 267 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Образцы заданий ЕГЭ. Параграф 80. Работа в термодинамике. Глава 13. Основы термодинамики - номер 2, страница 267.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Дано

Процесс: изобарное сжатие ($p = \text{const}$)

Количество вещества водорода: $v = 6$ моль

Изменение температуры: $\Delta T = -50$ К (знак минус, так как при изобарном сжатии объем уменьшается, следовательно, и температура падает)

Универсальная газовая постоянная: $R \approx 8,31 \frac{\text{Дж}}{\text{моль} \cdot \text{К}}$

Найти:

Работу, совершенную над газом: $A'$

Решение

Работа, совершаемая газом при изобарном процессе (процессе с постоянным давлением), вычисляется по формуле:

$A = p \Delta V$

где $A$ – работа газа, $p$ – постоянное давление, $\Delta V$ – изменение объема газа.

Используем уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона):

$pV = vRT$

Для изобарного процесса изменение состояния газа можно записать как:

$p(V_2 - V_1) = vR(T_2 - T_1)$

$p \Delta V = vR \Delta T$

Таким образом, работа, совершаемая газом, равна:

$A = vR \Delta T$

В задаче говорится о сжатии водорода. При сжатии объем газа уменьшается ($\Delta V < 0$), следовательно, работа, совершаемая газом, отрицательна. В вопросе "Какая работа была совершена" обычно подразумевается работа, совершенная внешними силами над газом ($A'$), которая равна работе газа, взятой с противоположным знаком: $A' = -A$.

Подставим данные в формулу для работы, совершаемой газом:

$A = 6 \text{ моль} \cdot 8,31 \frac{\text{Дж}}{\text{моль} \cdot \text{К}} \cdot (-50 \text{ К}) = -2493 \text{ Дж}$

Работа, совершенная над газом, будет положительной:

$A' = -A = -(-2493 \text{ Дж}) = 2493 \text{ Дж}$

Этот результат соответствует варианту ответа 4.

Ответ: $2493 \text{ Дж}$.