4. Работа газа и внутренняя энергия

Внутренняя энергия идеального газа: , где – степень свободы. Для идеального одноатомного газ:

.

Для идеального двухатомного газ:

.

Работа идеального газа:

.

Это формула верна только для изобарного процесса. Для изохорного: .

В сложных случаях для нахождения работы можно вычислить площадь фигуры под графиком в осях (p,V).

Важно: Используя уравнение Менделеева-Клайперона, можно переписать формулы и . Если , то газ совершает работу и , а если , то над газом совершают работу и .

1. Установите соответствие между физическими величинами и их определениями. К каждой позиции первого столбца подберите нужную позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

   ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ А) Внутренняя энергия идеального газа Б) Удельная теплота плавления вещества

   ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ 1) Величина, численно равная количеству тепла, которое необходимо для плавления одного моля вещества 2) Суммарная кинетическая энергия внутримолекулярного движения в газе 3) Суммарная кинетическая энергия «частиц» газа 4) Величина, численно равная количеству тепла, которое нужно сообщить единице массы этого вещества, взятого при температуре плавления, для его перехода из твердого состояния в жидкое

2. Внутренняя энергия монеты увеличивается, если ее

1) заставить вращаться

2) заставить двигаться с большей скоростью

3) подбросить вверх

4) подогреть

3. В сосуде находится некоторое количество одноатомного идеального газа. Из сосуда удалили половину газа и увеличили температуру содержимого сосуда в 2 раза. Как в результате измениться внутренняя энергия содержимого сосуда.

4. В сосуде находится некоторое количество одноатомного идеального газа. В сосуд добавили такое же количество другого одноатомного идеального газа и уменьшили температуру содержимого сосуда в 2 раза. Как в результате измениться внутренняя энергия содержимого сосуда.

5. При изотермическом увеличении давления одного моля идеального одноатомного газа, его внутренняя энергия

1) увеличивается

2) уменьшается

3) увеличивается или уменьшается в зависимости от исходного объёма

4) не изменяется

6. Как изменяется внутренняя энергия тела при увеличении температуры и сохранении объёма?

1) увеличивается

2) уменьшается

3) у газообразных тел увеличивается, у жидких и твердых тел не изменяется

4) у газообразных тел не изменяется, у жидких и твердых тел увеличивается

7. Внутренняя энергия идеального газа в герметично закрытом сосуде уменьшается при

1) понижении его температуры

2) его изотермическом сжатии

3) уменьшении потенциальной энергии сосуда

4) уменьшении кинетической энергии сосуда

8. Как изменяется внутренняя энергия идеального газа при его изотермическом сжатии?

1) увеличивается или уменьшается в зависимости от скорости изменения объёма

2) увеличивается

3) уменьшается

4) не изменяется

9. При каком процессе остается неизменной внутренняя энергия 1 моль идеального газа?

1) при изобарном сжатии

2) при изохорном охлаждении

3) при адиабатном расширении

4) при изотермическом расширении

10. При каком процессе остается неизменной внутренняя энергия 1 моль идеального газа?

1) при изобарном расширении

2) при изохорном нагревании

3) при адиабатном сжатии

4) при изотермическом сжатии

11. Н а рисунке показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом. На каком из участков внутренняя энергия газа увеличивалась? Количество вещества газа постоянно.

12. Н а рисунке показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом. На каком из участков внутренняя энергия газа увеличивалась? Количество вещества газа постоянно.

13. На рисунке показан график зависимости давления от внутренней энергии для неизменного количества идеального одноатомного газа, участвующего в некотором процессе 1→2. Выберите верное утверждение, характеризующее этот процесс. Процесс 1→2 является

1 ) изотермическим

2) изобарным

3) изохорным

4) адиабатическим

14. Н а рисунке показан график зависимости объёма от внутренней энергии для неизменного количества идеального одноатомного газа, участвующего в некотором процессе 1→2. Выберите верное утверждение, характеризующее этот процесс. Процесс 1→2 является

1) изотермическим

2) изобарным

3) изохорным

4) адиабатическим

15. В закрытом сосуде находится идеальный газ. Как при охлаждении сосуда с газом изменятся величины: давление газа, его плотность и внутренняя энергия? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

    1) увеличится; 2) уменьшится; 3) не изменится.	Давление газа	Плотность газа	Внутренняя энергия газа

16. В сосуде под поршнем находится идеальный газ. Если при нагревании газа его давление остается постоянным, то как изменятся величины: объём газа, его плотность и внутренняя энергия? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

    1) увеличится; 2) уменьшится; 3) не изменится.	Объём газа	Плотность газа	Внутренняя энергия газа

17. Как изменится внутренняя энергия идеального газа в результате понижения его температуры в 2 раза при неизменном объеме?

18. В цилиндре, закрытом подвижным поршнем, находиться воздух, который может просачиваться сквозь зазор вокруг поршня. В опыте по изобарному расширению воздуха его объём увеличился в пять раз, а абсолютная температура возросла в 1,2 раза. Во сколько раз изменилась внутренняя энергия воздуха в цилиндре? Воздух считать идеальным газом.

19. К акую работу совершает газ при переходе из состояния 1 в состояние 3?

20. Какую работу совершает газ при переходе из состояния 1 в состояние 3?

21. К акую работу совершает газ при переходе из состояния 1 в состояние 3?

22. К акую работу совершает газ при переходе из состояния 1 в состояние 3?

23. Какую работу совершает газ при переходе из состояния 1 в состояние 3?

24. К акую работу совершает газ при переходе из состояния 1 в состояние 3?

25. Н а рисунке показано сжатие водорода двумя способами: 1–2 и 3–4. Сравните работы внешних сил при этих процессах.

1) A₁₂=A₃₄=0

2) A₁₂=A₃₄≠0

3) A₁₂=2A₃₄

4 ) A₁₂=0,5A₃₄

26. На рисунке показано, как менялось давление идеального газа в зависимости от его объема при переходе из состояния 1 в состояние 2, а затем в состояние 3. Каково отношение работ газа на этих двух отрезках P—V-диаграммы?

27. 1 моль идеального газа можно перевести из начального состояния А в различные конечные со-стояния путём различных процессов — изобарического, изотермического, адиабатического и изохорического (см. рисунок). Максимальная работа будет совершена газом в случае

1) изобарического процесса

2) изотермического процесса

3) адиабатического процесса

4) изохорического процесса

28. 1 моль идеального газа можно перевести из начального состояния А в различные конечные со-стояния путём различных процессов — изобарического, изотермического, адиабатического и изохорического (см. рисунок). Минимальная работа будет совершена газом в случае

1) изобарического процесса

2) изотермического процесса

3) адиабатического процесса

4) изохорического процесса

29. Н а графике показана зависимость давления p идеального газа от его объёма V в процессе 1–2–3–4–5. На каком участке газ совершает минимальную работу?

30. На графике показана зависимость давления p идеального газа от его объёма V в процессе 1–2–3–4–5. На каком участке газ совершает максимальную работу?

31. Г аз последовательно перешел из состояния 1 в состояние 2, а затем в состояния 3 и 4. На каком(-их) участках работа газа равна нулю.

32. Н а рисунке приведён график циклического процесса, проведённого с одним молем идеального газа. Установите соответствие между участками цикла и изменениями физических величин на этих участках (ΔU — изменение внутренней энергии газа, А— работа газа). К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

УЧАСТОК ЦИКЛА А) ВС Б) АВ

ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 1) ΔU = 0, А > 0 2) ΔU = 0, А < 0 3) ΔU < 0, А = 0 4) ΔU > 0, А > 0

Ответы: 4.1 34; 4.2 4; 4.3 не измениться; 4.4 не измениться; 4.5 4; 4.6 1; 4.7 1; 4.8 4; 4.9 4; 4.10 4; 4.11 АВ; 4.12 CD; 4.13 3; 4.14 2; 4.15 232; 4.16 121; 4.17 уменьшится в 2 раза; 4.18 увеличилась в 5 раз; 4.19 4 кДж; 4.20 8 кДж; 4.21 2 кДж; 4.22 10 кДж; 4.23 6 кДж; 4.24 8 кДж; 4.25 2; 4.26 4; 4.27 1; 4.28 4; 4.29 4-5; 4.30 3-4; 4.31 2-3; 4.32 24;