5. Работа газа при изобарном изменении его объёма. Первое начало термодинамики.

1. 1,5 кг воздуха занимают при 0 ْ С объем 0,6 м³• Воздуху сообщили некоторое количество теплоты, и он изобарически расширился до объема 0,7 м³• Найти совер­шенную работу, количество поглощенной теплоты, изменение температуры и внутренней энергии воздуха.

2. В цилиндре с площадью основания 0,3 м² нахо­дится под поршнем 0,025 кг водорода при 0 ْС и давле­нии 300 кПа. Газ изобарически нагревают, сообщая ему 18,2 кДж теплоты. Определить совершенную при этом работу, изменение температуры в цилиндре, перемещение поршня.

3. .Воздух при О ْС И давлении 190 кПа занимает в цилиндре под поршнем объем 0,20 м³• Какова работа, со­вершенная в процессе изобарического расширения воздуха при нагревании его на 30 К, и каково поглощенное при этом количество теплоты.

4. Воздух массой 200 г нагревают при постоянном дав­лении от 40 ْ С доْ 80 С, в результате чего его объем уве­личивается на 0,01 м³• Насколько при этом изменяет­ся внутренняя энергия воздуха, если его давление рав­но 150 кПа ? Удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении равна 1000 Дж/(кг ∙ ْ С), моляр­ная масса воздуха - 29 г/моль.

5. В цилиндре объемом 0,7 м³ находится газ при тем­пературе 280 К. Определите работу газа при расшире­нии в результате нагревания на 16 К, если давление постоянно 100 кПа.

6.Для изобарного нагревания 800 моль газа на 500 К газу сообщили количество теплоты 9,4 МДж. Определите работу газа и изменение его внутренней энергии.

7. Какова внутренняя энергия гелия, заполняющего аэростат объёмом 60 м³ при давлении 100 кПа.

8. Газ, расширяясь изобарно при давлении 2 ·10⁵ Па, со­вершает работу 200 Дж. Определите первоначальный объем газа, если его конечный объем оказался равным 2,5л.

9. В цилиндре объемом 24 л находится газ, который изо­барно расширяется под давлением 5 ·10⁵ Па. Каков ко­нечный объем газа, если при его расширении совершает­ся работа в 1,5 кДж?

10. В цилиндре с площадью основания 0,2 м² находится под поршнем 0,25 кг водорода при 0 ْ С и давлении 230 кПа. Газ изобарически нагревают, сообщая ему 18 кДж теплоты. Определить совершённую при этом работу, изменение температуры, перемещение поршня.

11. Определить работу расширения газа, первоначально занимавшего объём 10 л, при изобарическом нагревании от 17 ْ С до 104 ْ С. Давление газа равно 100 кПа.

12. Во время расширения газа в цилиндре с поперечным сечением 200 см², вызванного нагреванием, газу было передано количество теплоты 150 кДж, причём давление газа оставалось постоянным и равнам 2∙ 20⁷ Па. На сколько изменилась внутренняя энергия газа, если поршень передвинулся на расстояние 30 см.

13. В вертикальном цилиндре под тяжёлым поршнем находится 1,8 кг кислорода. При сообщении кислороду 9500 Дж теплоты его температура увеличилась на 8 К. Чему равно изменение внутренней энергии? Молярная масса кислорода 0,032 кг/моль.

14. По графику определить работу, совершённую газом.

Р(Па) Р=3000 Па

0 1 2 3 V (м³)

15. Одноатомный идеальный газ массой 20 г при расшире­нии без теплообмена совершил работу 249 Дж. На сколь­ко градусов изменилась температура газа? Молярная масса газа 0,04 кг/моль.

16. Какую работу совершил идеальный одноатомный газ и как при этом изменилась его внутренняя энергия при изобарном нагревании двух молей газа на 50 К? Какое количество теплоты получил газ в процессе теплообмена?

17. При изобарном охлаждении на 100 К внутренняя энер­гия одноатомного идеального газа уменьшилась на 1662 кДж. Рассчитайте работу, которую совершил при этом газ, и определите количество теплоты, которое было им передано окружающим телам.

18. При подведении к двум молям одноатомного идеально­го газа 300 Дж теплоты его температура увеличилась на 10 К. Какую работу при этом совершил газ?

19. В вертикальном цилиндрическом сосуде с площадью основания S == 250 см² находится т = 10 г молекулярного азота, сжатого поршнем массой М = 12,5 кг. Найти работу А газа и изменение ΔV его объема при медленном на­гревании от t_J = 25⁰с до t₂ = 625⁰с, если атмосферное давление р = 1 атм =10⁵ Па. Молярная масса молекулярного азота μ = 28 г/моль.

20. На рисунке изображены циклические процессы, проведённые с неизменной массой идеального газа. Опишите характер теплообмена газа в каждом процессе, составляющем циклы.