1 вариант 1 уровень. 1. При передаче газу количества теплоты 2.104 Дж он совершил работу, равную 5 104 Дж. Рассчитать изменение внутренней энергии газа. Что при этом произошло с газом? (Нагрелся или охладился?) 2. Температура нагревателя идеального теплового двигателя 100°С, а температура холодильника 0°С Чему равен КПД двигателя? 3. Газ переводится из состояния А в состояние В двумя различными способами: АВС и ADB (см рис) В каком из этих случаев совершается большая работа?

1. Изменение внутренней энергии газа

Давай решим задачу по порядку. Сначала запишем формулу первого закона термодинамики:

\[Q = \Delta U + A\]

Где:

• \(Q\) - количество теплоты, переданное газу;
• \(\Delta U\) - изменение внутренней энергии газа;
• \(A\) - работа, совершенная газом.

Нам нужно найти \(\Delta U\), поэтому выразим его из формулы:

\[\Delta U = Q - A\]

Теперь подставим значения из условия задачи:

\[\Delta U = 2 \cdot 10^4 \text{ Дж} - 5 \cdot 10^4 \text{ Дж} = -3 \cdot 10^4 \text{ Дж}\]

Так как изменение внутренней энергии отрицательно, это означает, что внутренняя энергия газа уменьшилась. Следовательно, газ охладился.

Ответ: Изменение внутренней энергии газа равно \(-3 \cdot 10^4 \text{ Дж}\). Газ охладился.

2. КПД двигателя

КПД (коэффициент полезного действия) идеального теплового двигателя (цикла Карно) рассчитывается по формуле:

\[\eta = 1 - \frac{T_{\text{холод}}}{T_{\text{нагр}}}\]

Где:

• \(T_{\text{холод}}\) - температура холодильника (в Кельвинах);
• \(T_{\text{нагр}}\) - температура нагревателя (в Кельвинах).

Сначала переведем температуры из градусов Цельсия в Кельвины:

\[T_{\text{нагр}} = 100 \text{ °C} + 273.15 = 373.15 \text{ K}\] \[T_{\text{холод}} = 0 \text{ °C} + 273.15 = 273.15 \text{ K}\]

Теперь подставим значения в формулу для КПД:

\[\eta = 1 - \frac{273.15}{373.15} \approx 1 - 0.732 = 0.268\]

Чтобы выразить КПД в процентах, умножим на 100%:

\[\eta = 0.268 \cdot 100\% = 26.8\%\]

Ответ: КПД двигателя равен примерно 26.8%.

3. Работа газа

Для ответа на этот вопрос, нам нужно увидеть рисунок с графиками процессов АВС и ADB. Без рисунка невозможно определить, в каком из этих случаев совершается большая работа, так как работа газа численно равна площади под графиком процесса в координатах P-V (давление - объем). Если графики не предоставлены, то невозможно определить, какая работа больше.

Допустим, что графики выглядят следующим образом (это лишь предположение):

В таком случае, работа, совершаемая газом, равна площади под кривой.

Если площадь под кривой АВС больше, чем площадь под кривой ADB, то и работа в процессе АВС будет больше. И наоборот.

Ответ: Для точного ответа необходимо увидеть графическое представление процессов АВС и ADB.