Номер 403, страница 165 - гдз по алгебре 11 класс учебник Колягин, Ткачева

Авторы: Колягин Ю. М., Ткачева М. В., Федорова Н. Е., Шабунин М. И.
Тип: Учебник
Издательство: Просвещение
Год издания: 2014 - 2025
Уровень обучения: базовый и углублённый
Цвет обложки: голубой, розовый
ISBN: 978-5-09-087603-2
Рекомендовано Министерством образования и науки Российской Федерации
Популярные ГДЗ в 11 классе
Упражнения к главе IV. Глава 4. Первообразная и интеграл - номер 403, страница 165.
№403 (с. 165)
Условие. №403 (с. 165)
скриншот условия

403. В цилиндрическом сосуде с подвижным поршнем находится газ, который медленно расширяется (в результате теплообмена температура газа $T$ остаётся постоянной). Найти работу силы давления газа при его расширении от объёма $V_1$ до объёма $V_2$, если в сосуде находится $v$ молей газа.
Решение 1. №403 (с. 165)

Решение 2. №403 (с. 165)

Решение 3. №403 (с. 165)
Работа, совершаемая газом при изменении его объема от начального значения $V_1$ до конечного $V_2$, в общем случае вычисляется как интеграл от давления по объему: $$A = \int_{V_1}^{V_2} p \, dV$$
В задаче указано, что процесс расширения газа происходит медленно и его температура $T$ остается постоянной. Такой процесс называется изотермическим. Для идеального газа, состояние которого описывается уравнением Менделеева-Клапейрона, связь между давлением, объемом и температурой выражается формулой: $$pV = \nu RT$$ где $p$ – давление, $V$ – объем, $\nu$ – количество вещества газа в молях, $R$ – универсальная газовая постоянная, а $T$ – абсолютная температура.
Поскольку в ходе процесса расширения объем газа меняется, давление также не является постоянной величиной. Выразим давление $p$ из уравнения состояния идеального газа как функцию объема $V$: $$p(V) = \frac{\nu RT}{V}$$
Теперь подставим это выражение для давления в формулу для работы: $$A = \int_{V_1}^{V_2} \frac{\nu RT}{V} \, dV$$
Величины $\nu$, $R$ и $T$ в данном изотермическом процессе являются константами, поэтому их можно вынести за знак интеграла: $$A = \nu RT \int_{V_1}^{V_2} \frac{dV}{V}$$
Интеграл от функции $\frac{1}{V}$ равен натуральному логарифму $\ln(V)$. Вычислим определенный интеграл: $$\int_{V_1}^{V_2} \frac{dV}{V} = [\ln(V)]_{V_1}^{V_2} = \ln(V_2) - \ln(V_1)$$
Используя свойство логарифмов ($\ln(a) - \ln(b) = \ln(a/b)$), получаем: $$\ln(V_2) - \ln(V_1) = \ln\left(\frac{V_2}{V_1}\right)$$
Таким образом, окончательная формула для работы газа при изотермическом расширении имеет вид: $$A = \nu RT \ln\left(\frac{V_2}{V_1}\right)$$ Поскольку газ расширяется, $V_2 > V_1$, следовательно, $\frac{V_2}{V_1} > 1$ и $\ln\left(\frac{V_2}{V_1}\right) > 0$, что означает, что работа газа положительна, как и должно быть при расширении.
Ответ: $A = \nu RT \ln\left(\frac{V_2}{V_1}\right)$
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 алгебре за 11 класс, для упражнения номер 403 расположенного на странице 165 к учебнику 2014 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 алгебре к упражнению №403 (с. 165), авторов: Колягин (Юрий Михайлович), Ткачева (Мария Владимировна), Федорова (Надежда Евгеньевна), Шабунин (Михаил Иванович), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.