Номер 4, страница 267 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Образцы заданий ЕГЭ. Параграф 80. Работа в термодинамике. Глава 13. Основы термодинамики - номер 4, страница 267.

Условие.

Решение.

Решение.

Решение 3.

Дано:

График зависимости давления газа $p$ от его объема $V$.

Процесс перехода газа из состояния 1 в состояние 3 состоит из двух участков: 1-2 и 2-3.

Параметры состояний из графика:

Состояние 1: $p_1 = 2 \cdot 10^5 \text{ Па}$, $V_1 = 0.1 \text{ м}^3$

Состояние 2: $p_2 = 2 \cdot 10^5 \text{ Па}$, $V_2 = 0.2 \text{ м}^3$

Состояние 3: $p_3 = 3 \cdot 10^5 \text{ Па}$, $V_3 = 0.2 \text{ м}^3$

Все величины даны в системе СИ.

Найти:

Работу газа при переходе из состояния 1 в состояние 3, $A_{13}$.

Решение:

Работа газа при переходе из состояния 1 в состояние 3 складывается из работ, совершенных на каждом участке процесса: $A_{13} = A_{12} + A_{23}$.

1. Работа на участке 1-2. На этом участке процесс является изобарным, так как давление постоянно: $p = p_1 = p_2 = 2 \cdot 10^5 \text{ Па}$. Работа газа при изобарном процессе находится по формуле: $A_{12} = p \cdot (V_2 - V_1)$. Подставляем числовые значения: $A_{12} = 2 \cdot 10^5 \text{ Па} \cdot (0.2 \text{ м}^3 - 0.1 \text{ м}^3) = 2 \cdot 10^5 \text{ Па} \cdot 0.1 \text{ м}^3 = 20000 \text{ Дж}$. В килоджоулях это составляет $20 \text{ кДж}$. Геометрически работа газа на p-V диаграмме равна площади фигуры под графиком процесса. Для участка 1-2 это площадь прямоугольника.

2. Работа на участке 2-3. На этом участке процесс является изохорным, так как объем газа не изменяется: $V = V_2 = V_3 = 0.2 \text{ м}^3$. При изохорном процессе ($\Delta V = 0$) работа, совершаемая газом, равна нулю: $A_{23} = 0$.

3. Общая работа. Суммарная работа газа за весь процесс 1-3 равна: $A_{13} = A_{12} + A_{23} = 20 \text{ кДж} + 0 \text{ кДж} = 20 \text{ кДж}$.

Ответ: 20 кДж.