Идеальный одноатомный газ сжимают сначала адиабатно, а затем изобарно (см.рис) Конечная температура газа равна начальной. За весь процесс 1-2-3 внешние силы совершили работу, равную 5 кДж. Чему равна работа внешних сил при изобарном сжатии газа?

ответ:Как вы думаете, не летающие сегодня птицы были такими всегда? Или их предки могли летать? Поясните.

Объяснение:Как вы думаете, не летающие сегодня птицы были такими всегда? Или их предки могли летать? Поясните.

Чтобы решить эту задачу, нам понадобится использовать первый закон термодинамики, который гласит: внутренняя энергия газа изменяется на величину, равную сумме работы внешних сил и тепла, подведенного к газу.

Для начала, давайте определим, какие процессы происходят в каждом из трех шагов 1-2-3.

1. Адиабатное сжатие: в этом процессе нет обмена теплом между газом и окружающей средой, поэтому q (тепло) = 0. Внутренняя энергия газа изменяется только за счет работы внешних сил (W).

2. Изобарное сжатие: в этом процессе давление газа постоянно, поэтому dP = 0. Здесь также есть обмен теплом между газом и окружающей средой (q ≠ 0), поскольку изменение температуры (dT) равно нулю.

3. Дополнительная информация о третьем шаге не предоставлена, поэтому мы не знаем, какой это процесс.

Для определения работы внешних сил при изобарном сжатии газа нам потребуются следующие формулы:

1. Работа, совершаемая внешними силами при изменении объема: W = ∫PdV, где P - давление, dV - изменение объема.

2. Изобарное уравнение Менделеева-Клапейрона: PV = nRT, где P - давление, V - объем, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

Для изобарного сжатия давление остается постоянным, поэтому мы можем записать:

P1 * V1 = P2 * V2

P1 - начальное давление, V1 - начальный объем до процесса сжатия
P2 - конечное давление, V2 - конечный объем после процесса сжатия

Здесь у нас есть начальное и конечное давление, а также начальный и конечный объемы для трехшагового процесса 1-2-3.

Продолжим.

Поскольку конечная температура равна начальной, это означает, что тепло (q) не меняется. Мы также знаем, что совершенная работа внешними силами (W) во всем процессе равна 5 кДж.

1. Для адиабатного сжатия (1-2) работа равна 5 кДж.

2. Для изобарного сжатия (2-3) работа обозначена как W12. Для этого процесса использовать формулу работы:

W12 = ∫PdV

В данном случае P = P2 (так как давление постоянно), а V меняется от V2 до V3. Поскольку мы знаем значения P1, P2, V2 и V3, мы можем рассчитать эту работу.

3. Для третьего шага (3-1) у нас нет конкретной информации, поэтому нам неизвестны давление или объем. Мы не можем рассчитать работу. Поэтому W31 = ?

Теперь мы можем собрать все вместе. Работа внешних сил во всем процессе равна сумме работ для каждого из трех шагов:

W = W12 + W31

W = 5 кДж

Теперь нам нужно рассчитать работу для шага 2-3 изобарного сжатия. Мы будем использовать изобарное уравнение Менделеева-Клапейрона:

P2 * V2 = P3 * V3

P2 - конечное давление для шага 2-3, V2 - начальный объем после адиабатного процесса (равен конечному объему шага 1-2)
P3 - давление для шага 2-3, V3 - конечный объем после процесса сжатия 2-3

Мы можем выразить P3 из этого уравнения:

P3 = (P2 * V2) / V3

Теперь, используя выражение для работы внешних сил, мы можем рассчитать работу для шага 2-3:

W12 = ∫PdV = P2 * ∫dV = P2 * (V3 - V2)

Таким образом, работа внешних сил при изобарном сжатии газа равна P2 * (V3 - V2).