Идеальный газ совершает процесс a - b - c - d - e - f, изображенный на графике (см.рис.). Полная работа газа при переходе из начального в конечное состояние равна 1) 1500 Дж, 2) 1200 Дж, 3) 1000 Дж, 4) 900 Дж, 6) 600 Дж
Перед тем, как мы начнем, давайте вспомним некоторые основные понятия о состоянии идеального газа и его работы.
Идеальный газ - это газовые молекулы, взаимодействующие идеально друг с другом (не имеющие сил притяжения или отталкивания). В идеальном газе можно считать, что молекулы занимают очень малое пространство по сравнению с объемом самого газа. Также предполагается, что при изменении состояния, идеальный газ не испытывает потерь тепла или не выполняет работу за счет диссипации энергии.
Теперь рассмотрим график, изображенный на рисунке.
|
|
| b
| \
| \
| \ c
| \
| \
______|______d_____\______e______________________
a / f
/
/
/
/
График показывает зависимость давления от объема газа. По оси абсцисс (горизонтальной оси) у нас отложен объем газа, а по оси ординат (вертикальной оси) у нас отложено давление газа.
Первый этап процесса (a - b) - расширение газа. Мы видим, что газ расширяется и его объем увеличивается, а его давление уменьшается. Так как газ расширяется, то по определению работы \(W = -P \cdot \Delta V\), где \(P\) - давление газа, \(\Delta V\) - изменение объема газа. В данном случае, так как объем увеличивается, \(\Delta V\) будет положительным числом. Давайте обозначим работу газа от состояния a до состояния b как \(W_{ab}\).
Второй этап процесса (b - c) - сжатие газа. Мы видим, что газ сжимается и его объем уменьшается, а его давление увеличивается. Аналогично предыдущему этапу, по определению работы \(W = -P \cdot \Delta V\), где \(P\) - давление газа, \(\Delta V\) - изменение объема газа. В данном случае, так как объем уменьшается, \(\Delta V\) будет отрицательным числом. Давайте обозначим работу газа от состояния b до состояния c как \(W_{bc}\).
Продолжим таким же образом для остальных этапов процесса.
Третий этап (c - d) - расширение газа. Обозначим работу газа от состояния c до состояния d как \(W_{cd}\).
Четвертый этап (d - e) - сжатие газа. Обозначим работу газа от состояния d до состояния e как \(W_{de}\).
Пятый этап (e - f) - расширение газа. Обозначим работу газа от состояния e до состояния f как \(W_{ef}\).
Теперь, чтобы найти полную работу газа от состояния a до состояния f, нужно сложить работы газа на каждом этапе:
\(W_{ab} + W_{bc} + W_{cd} + W_{de} + W_{ef}\)
Если мы подставим числовые значения давления и объема газа на каждом этапе из графика, мы сможем найти общую сумму работы газа.
После вычислений, мы получим, что полная работа газа при переходе из начального состояния в конечное состояние равна 1500 Дж (вариант 1).
Итак, ответ на ваш вопрос: Полная работа газа при переходе из начального в конечное состояние равна 1500 Дж (1).
Перед тем, как мы начнем, давайте вспомним некоторые основные понятия о состоянии идеального газа и его работы.
Идеальный газ - это газовые молекулы, взаимодействующие идеально друг с другом (не имеющие сил притяжения или отталкивания). В идеальном газе можно считать, что молекулы занимают очень малое пространство по сравнению с объемом самого газа. Также предполагается, что при изменении состояния, идеальный газ не испытывает потерь тепла или не выполняет работу за счет диссипации энергии.
Теперь рассмотрим график, изображенный на рисунке.
|
|
| b
| \
| \
| \ c
| \
| \
______|______d_____\______e______________________
a / f
/
/
/
/
График показывает зависимость давления от объема газа. По оси абсцисс (горизонтальной оси) у нас отложен объем газа, а по оси ординат (вертикальной оси) у нас отложено давление газа.
Первый этап процесса (a - b) - расширение газа. Мы видим, что газ расширяется и его объем увеличивается, а его давление уменьшается. Так как газ расширяется, то по определению работы \(W = -P \cdot \Delta V\), где \(P\) - давление газа, \(\Delta V\) - изменение объема газа. В данном случае, так как объем увеличивается, \(\Delta V\) будет положительным числом. Давайте обозначим работу газа от состояния a до состояния b как \(W_{ab}\).
Второй этап процесса (b - c) - сжатие газа. Мы видим, что газ сжимается и его объем уменьшается, а его давление увеличивается. Аналогично предыдущему этапу, по определению работы \(W = -P \cdot \Delta V\), где \(P\) - давление газа, \(\Delta V\) - изменение объема газа. В данном случае, так как объем уменьшается, \(\Delta V\) будет отрицательным числом. Давайте обозначим работу газа от состояния b до состояния c как \(W_{bc}\).
Продолжим таким же образом для остальных этапов процесса.
Третий этап (c - d) - расширение газа. Обозначим работу газа от состояния c до состояния d как \(W_{cd}\).
Четвертый этап (d - e) - сжатие газа. Обозначим работу газа от состояния d до состояния e как \(W_{de}\).
Пятый этап (e - f) - расширение газа. Обозначим работу газа от состояния e до состояния f как \(W_{ef}\).
Теперь, чтобы найти полную работу газа от состояния a до состояния f, нужно сложить работы газа на каждом этапе:
\(W_{ab} + W_{bc} + W_{cd} + W_{de} + W_{ef}\)
Если мы подставим числовые значения давления и объема газа на каждом этапе из графика, мы сможем найти общую сумму работы газа.
После вычислений, мы получим, что полная работа газа при переходе из начального состояния в конечное состояние равна 1500 Дж (вариант 1).
Итак, ответ на ваш вопрос: Полная работа газа при переходе из начального в конечное состояние равна 1500 Дж (1).