Одноатомный идеальный газ в количестве 10 моль

Источники: Светлячок, гниющее дерево, глубинные рыбы. Выполнил: Ученик 11 «Б» класса Вавилкин Александр. Свойства рентгеновских лучей. Излучение возникает за счёт увеличения внутренней энергии излучающего тела. Применение: Дорожные знаки, светотехника. Источники: Светящаяся краска. Источники: Солнце, ультрафиолетовые лампы. Свечение происходит без изменения температуры тела. Вильгельм Конрад Рентген. При работе возникает сильно проникающее излучение. Применение: Сушка, обогрев жилища и т.д.

«Магнитное поле сила Ампера» - Характеристика магнитного поля. где В - магнитная индукция, F – сила, I – сила тока, ?l – длина проводника. Магнитное поле. Сила Ампера. Определите направление силы, действующей на проводник с током со стороны магнитного поля. Модуль вектора магнитной индукции. 11 класс. Направление вектора магнитной индукции. Определите направление силы тока в проводнике, находящемся в магнитном поле. Закон Ампера.

«Радиолокация по физике» - МОУ « Гимназия №1». Теоретическая часть. Слабые сигналы усиливаются в усилителе и поступают на индикатор. Проходят годы, народившаяся экзотическая техника превращается в обыденную, широко используемую. Задачи: Цель: Актуальность: Гипотеза: Отражённые импульсы распространяются по всем направлениям. - Радиолокация – обнаружение и точное место нахождения невидимой цели. Излучение осуществляется короткими импульсами продолжительностью10-6 с..

«Механические колебания 11 класс» - Условия возникновения волны: Звуки даже одного тона могут быть разной громкости. Громкость звука связана с энергией колебаний в источнике и в волне. Характеристики волны: Возникают в любой среде (жидкости, в газах, в тв. телах). Возникают только в твердых телах. Звуковые волны. Волны на поверхности жидкости не являются ни продольными, ни поперечными. Энергия же колебаний определяется амплитудой колебаний. Волны бывают: 2. Продольные - в которых колебания происходят вдоль направления распространения волн.

«Энергия связи атомных ядер» - Задание:1. Физика, 11 класс Урок № 12. Энергия связи атомных ядер. Условная единица:(УЭ-0)-3 мин. Работа в группе. Технология: модульная урок: комбинированный.

«Тема Виды излучений» - Инфракрасное- «тепловое» излучение. Люминесцентные лампы Кварцевание инструмента в лаборатории Солярий. Рентгеновская фотография (рентгенограмма) руки своей жены, сделанная В. К. Рентгеном. Уфи-. Выполнила ученица 11 «Б» класса Двигалова Екатерина. Инфракрасное излучение Ультрафиолетовое излучение Рентгеновское излучение. Источники УФИ. Уильям Хайд Волластон (англ.) 1801. Применение РИ. Вильгельм Конрад Рёнтген 1895. Ионизирует воздух. Ультрафиолетовое излучение.

Часть 3

Задания С1–С6 представляют собой задачи, полное решение которых необходимо записать в бланке ответов № 2. Рекомендуется провести предварительное решение на черновике. При оформлении решения в бланке ответов № 2 запишите сначала номер задания (С1 и т. д.), а затем решение соответствующей задачи.

C1. На фотографии изображена электрическая цепь, состоящая из резистора, реостата, ключа, цифровых вольтметра, подключённого к батарее, и амперметра. Составьте принципиальную электрическую схему этой цепи, и, используя законы постоянного тока, объясните, как изменятся (увеличится или уменьшится) сила тока в цепи и напряжение на батарее при перемещении движка реостата в крайнее правое положение.

Полное правильное решение каждой из задач С2–С6 должно включать законы и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также математические преобразования, расчёты с численным ответом и (при необходимости) рисунок, поясняющий решение.

C2. Начальная скорость снаряда, выпущенного из пушки вертикально вверх, равна 500 м/с. В точке максимального подъёма снаряд разорвался на два осколка. Первый упал на землю вблизи точки выстрела, имея скорость в 2 раза больше начальной скорости снаряда, а второй в этом же месте – через 100 с после разрыва. Чему равно отношение массы первого осколка к массе второго осколка? Сопротивлением воздуха пренебречь.

C3. Один моль идеального одноатомного газа сначала нагрели, а затем охладили до первоначальной температуры 300 К, уменьшив давление в 3 раза (см. рис.). Какое количество теплоты сообщено газу на участке 1–2 ?

C4. Конденсатор ёмкостью 2 мкФ присоединён к источнику постоянного тока с ЭДС 3,6 В и внутренним сопротивлением 1 Ом. Сопротивления резисторов R 1 = 4 Ом, R 2 = 7 Ом, R 3 = 3 Ом. Каков заряд на левой обкладке конденсатора?

C5. На экране с помощью тонкой линзы получено изображение стержня с пятикратным увеличением. Стержень расположен перпендикулярно главной оптической оси, плоскость экрана также перпендикулярна этой оси. Экран передвинули на 30 см вдоль главной оптической оси линзы. Затем при неизменном положении линзы передвинули стержень так, чтобы изображение снова стало резким. В этом случае получено изображение с трёхкратным увеличением. Определите фокусное расстояние линзы.

C6. Препарат активностью 1,7 · 10 11 частиц в секунду помещён в медный контейнер массой 0,5 кг. На сколько повысилась температура контейнера за 1 ч, если известно, что данное радиоактивное вещество испускает α-частицы энергией 5,3 МэВ? Считать, что энергия всех α-частиц полностью переходит во внутреннюю энергию контейнера. Теплоёмкостью препарата и теплообменом с окружающей средой пренебречь.

Инструкция по проверке и оценке работ ч. 3.

Решения заданий С1–С6 ч. 3 (с развёрнутым ответом) оцениваются экспертной комиссией. На основе критериев, представленных в приведённых ниже таблицах, за выполнение каждого задания в зависимости от полноты и правильности данного учащимся ответа выставляется от 0 до 3 баллов.

Задача С1

1) Эквивалентная электрическая схема цепи, учитывающая внутреннее сопротивление батареи, изображена на рисунке, где I – сила тока в цепи.

Ток через вольтметр практически не течёт, а сопротивление амперметра пренебрежимо мало.

2. Сила тока в цепи определяется законом Ома для замкнутой (полной) цепи:

В соответствии с законом Ома для участка цепи, напряжение, измеряемое вольтметром, U = I (R 1 + R 2) = – Ir.

3. При перемещении движка реостата вправо его сопротивление уменьшается, что приводит к уменьшению полного сопротивления цепи. Сила тока в цепи при этом растёт, а напряжение на батарее уменьшается.

– верно указаны физические явления и законы (в данном случаезакон Ома для участка цепи и для замкнутой цепи ) и дан верный ответ;

– приведены рассуждения, приводящие к правильному ответу.

Представлено правильное решение и получен верный ответ, но:

указаны не все физические явления или законы, необходимые для полного правильного ответа;

– не представлена схема электрической

– не представлены рассуждения, приводящие к ответу.

Правильно указаны физические явления или законы, но в рассуждениях содержится ошибка, которая привела к неверному ответу.

– Содержится только правильное указание на физические явления или законы.

– Представлена только верная схема электрической цепи.

– Представлен только правильный ответ.

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла.

Задача С2

Образец возможного решения

Согласно закону сохранения энергии, высоту подъёма снаряда можно рассчитать по формуле:

Из закона сохранения энергии определяем начальную скорость первого осколка:

Начальная скорость второго осколка после разрыва снаряда может быть определена по формуле:

где t – время полёта второго осколка.

Согласно закону сохранения импульса,

Критерии оценки выполнения задания

Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы:

1) правильно записаны формулы, выражающие физические законы, законы сохранения энергии и импульса, формула кинематики );

В решении содержится ошибка в необходимых математических преобразованиях и отсутствуют какие-либо числовые расчёты.

Задача С3

Образец возможного решения

Согласно первому закону термодинамики, Q 12 = ∆U 12 + A 12 , где ∆U 12 = 3/2νR (Т 2 – Т 1); A 12 = νR (Т 2 – Т 1).

Следовательно, Q 12 = 5/2νR (Т 2 – Т 1).

Согласно закону Шарля,

Cледовательно, Т 2 = 3Т 1 и Q 12 = 1 .

Ответ : Q 12 12,5 кДж.

Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы:

применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном решениипервое начало термодинамики, формулы для расчёта изменения внутренней энергии и работы газа, закон Шарля );

2) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ. При этом допускается решение «по частям» (с промежуточными вычислениями).

Представлено правильное решение только в общем виде, без каких-либо числовых расчётов.

– Правильно записаны необходимые формулы, записан правильный ответ, но не представлены преобразования, приводящие к ответу.

– В математических преобразованиях или вычислениях допущена ошибка, которая привела к неверному ответу.

В решении содержится ошибка в необходимых математических преобразованиях и отсутствуют какие-либо числовые расчёты.

– Записаны все исходные формулы, необходимые для решения задачи, но в ОДНОЙ из них допущена ошибка.

– Отсутствует одна из формул, необходимых для решения задачи.

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла (использование неприменимого закона, отсутствие более одного исходного уравнения, разрозненные записи и т. п.).

Задача С4

Образец возможного решения

После зарядки конденсатора сила тока через резистор R 3: I 3 = 0 ⇒ U 3 = 0 ⇒ U R 3 C = U 3 + U C = U C .

При параллельном соединении U 2 =U R 3 C = U C = U C .

q = CU C . q = 2 · 10 –6 · 2,1 = 4,2 · 10 –6 (Кл).

Ответ : q = 4,2 мкКл.

Критерии оценки выполнения задания на 3 балла

1) верно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном решении – законы Ома для участка и полной цепи, связь заряда конденсатора с напряжением на его обкладках, равенство напряжений при параллельном соединении )

Задача С5

Образец возможного решения (рисунок обязателен)

На рисунке схематически изображено положение линзы, предмета и изображения на экране, образованного лучами, прошедшими через линзу.

Используя формулу для тонкой линзы где d – расстояние от линзы до предмета, f – расстояние от линзы до экрана, определяем фокусное расстояние линзы Как следует из подобия треугольников (см. рисунок), увеличение Г, даваемое линзой, определяется отношением Г = f /d = 5, что позволяет записать фокусное расстояние линзы

После перемещения экрана на расстояние l = 0,3, для нового положения предмета и изображения можно записать выражение для фокусного расстояния:

где увеличение, даваемое линзой после перемещения экрана. Здесь f 1 = f – l – это расстояние от линзы до экрана, а d 1 – расстояние от линзы до предмета после перемещения экрана.

Исключая f из уравнений (1) и (2), получим фокусное расстояние линзы:

Ответ : F = 0,15 м, или 15 см.

Критерии оценки выполнения задания на 3 балла

1) верно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном решении – формулы линзы и увеличения, даваемого линзой ) <...>

Задача С6

Образец возможного решения

За время ∆t в препарате выделяется количество теплоты Q = A ∙ε∙∆t , где А – активность препарата, ε – энергия α-частицы, ∆t – время. Изменение температуры контейнера определяется равенством Q = сm T , где с удельная теплоёмкость меди, m – масса контейнера, ∆Т – изменение температуры контейнера.

Выделившееся количество теплоты идёт на нагревание контейнера. Отсюда

Ответ . ∆T ≈ 2,7 К.

Критерии оценки выполнения задания на 3 балла

1) верно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном решении – формула для энергии, выделяемой препаратом, и формула для расчёта количества теплоты, полученного контейнером при нагревании ) <...>


Текст в скобках < ... > критериев оценки на 3 балла, а также критерии оценки на 2, 1 и 0 баллов такие же, как в предыдущей задаче. – Ред.

Авторы-составители М.Ю. Демидова, В.А. Грибов и др. представили экзаменационный вариант 2009 г., модифицированный в соответствии с требованиями 2010 г. Инструкцию по выполнению работы и справочные данные, которые могут понадобиться, см. в № 3/2009 . – Ред.

Задача 26. Теплоизолированный сосуд объемом V = 2 м3 разделен пористой перегородкой на две равные части. В начальный момент в одной части сосуда находится m = 1 кг гелия, а в другой - m = 1 кг аргона, а средняя квадратичная скорость атомов аргона и гелия одинакова и составляет 1000 м/с. Атомы гелия могут свободно проникать через поры в перегородке, а атомы аргона - нет. Определите температуру гелий- аргоновой смеси после установления равновесия в системе.

Основные элементы решения

1. После установления равновесия в системе температура обеих частей сосуда станет одинаковой и равной Т, а гелий равномерно распределится по всему сосуду.

2. Температура в сосуде определяется из закона сохранения энергии:

ε = 2= (νHe + νAr ) RT , где νHe = и νAr = - число молей гелия и аргона.

Отсюда Т = 2

3. Подставляя числовые данные, получим: Т = 292 К.

Задача 27. Сосуд объемом V = 2 м3 разделен пористой перегородкой на две равные части. В начальный момент в одной части сосуда находится m = 1 кг гелия, а в другой m = 1 кг аргона. Начальная температура гелия равна температуре аргона Т = 300 К. Атомы гелия могут свободно проникать через перегородку, а атомы аргона - нет. Определите внутреннюю энергию газа, оставшегося в той части сосуда, где первоначально находился гелий, после установления равновесия в системе.

Ответ: ε = ν 1 font-size: 13.0pt;color:black;letter-spacing:-.6pt">= mRT = 467 кДж.

Задача 28. Один моль аргона совершает процесс 1 -2-3. На участке 2 - 3 к газу подводят 300 Дж теплоты (см. рисунок). Т0 = 10 К. Найдите отношение работы, совершаемой газом в ходе всего процесса А 123, к соответствующему полному количеству подведенной к нему теплоты Q 123 .

Основные элементы решения

1. Запишите формулу расчета работы, совершаемой в ходе всего
процесса: А123 = А12 + А2з. 2. Запишите формулу расчета работы AJ 2 = νRΔT 12 или с учетом того, что ΔT 12 = 2Т0 А12 = 2 νRT 0 . Запишите первый закон термодинамики для участка 2-3 Q 23 = ΔU 23 + А23. Учтите, что в изотермическом процессе ΔU 23 = 0. Тогда Q 23 = А23 и А123 = 2 νRT 0 + Q 23. Запишите первый закон термодинамики для участка 1-2 Q 12 = ΔU 12 + A 12 . Запишите формулу расчета изменения внутренней энергии ΔU 12 = EN-US" style="font-size: 13.0pt;color:black">νR ΔT 12 или с учетом того, что ΔT 12 = 2Т0: ΔU 12 = 3 νRT 0 . 6. После преобразований Q 12 = 5 νRT 0 , Q 123 = 5 νRT 0 + Q 23 искомое отношение равно font-size:13.0pt; color:black"> Задача 29. Один моль идеального одноатомного газа сначала нагрели, а затем охладили до первоначальной температуры 300 К, уменьшив давление в 3 раза (см. рисунок). Какое количество теплоты сообщено газу на участке 1 -2?

Ответ: 5ν RT =12,5 кДж

Задача 30. Один моль идеального одноатомного газа сначала изотермически расширился ( T 1 = 300 К). Затем газ охладили, понизив давление в 3 раза (см. рисунок). Какое количество теплоты отдал газ на участке 2-3?

Основные элементы решения

1. Запишите первый закон термодинамики Δ U = Q + Авн. с.
Учтите, что на участке 2-3: А2з = 0. Тогда Q 23 = Δ U 23 .

2. Запишите формулу расчета изменения внутренней энергии: ΔU 23 = νR (Тз - Т2). Учтите, что Т2 = Т1.

3. Примените закон Шарля для состояний 2 и 3: = и получите соотношение Т3 = . 4. Подставив полученное значение Т3 в формулу ΔU 23 = νR (Тз - Т2)= Q 23 , сделайте расчет количества теплоты: Q 23 = - νRT 1 = 2,5 кДж .

Задача 31. Один моль идеального одноатомного газа сначала изотермически расширился ( T 1 = 300 К). Затем газ изобарно нагрели, повысив температуру в 1,5 раза (см. рисунок). Какое количество теплоты получил газ на участке 2-3?

Основные элементы решения

1.Запишите первый закон термодинамики для изобарного расширения: Q 23 = ΔU 23 + А23. 2. Запишите формулы расчета изменения внутренней энергии и работы газа:

ΔU 23 = νR (T 3 - Т2). А23 = νR (T 3 - Т2). Учтите, что Т2 = Т1 и Т3 = 1,5Т2.

3. Проведите преобразования и получите формулу расчета количества теплоты и его числовое значение: Q 23 = 1,25 νRT 1 = 3,1 кДж.

Задача 32. 1 моль идеального одноатомного газа сначала изотермически сжали ( T 1 =300 К). Затем газ нагрели, повысив давление в 3 раза (см. рисунок). Какое количество теплоты получил газ на участке 2-3?

Ответ: Q 23 = 3 νRT 1 = 7,5 кДж.

Задача 33. Один моль гелия совершает цикл, изображенный на pV -диаграмме (см. рисунок). Участок 1-2-адиабата, 2-3 - изотерма, 3-1 - изобара. Работа, совершенная над газом за цикл, равна А. На участке 2-3 газ отдает количество теплоты Q . Какова разность температур между состояниями 1 и 2?

Основные элементы решения

1. Запишите выражение для работы газа за цикл:

А = A 12 + А23 + A 31 или работы гелия при изотермическом процессе А23 = А – A 12 - А31

2. Запишите, что работа:

при адиабатном процессе равна A 12 = ΔU = νR ΔT ;

при изотермическом процессе равна А23 = - Q ;

при изобарном процессе равна A 31 = νR ΔT .

3. Подставив все полученные значения работы на отдельных участках в формулу работы газа за цикл, получите - Q =А- EN-US style="font-size:13.0pt;color:black"">νR ΔT - νR ΔT , откуда выразите ΔT и запишите правильный ответ: ΔT =http://pandia.ru/text/79/312/images/image067.jpg" align="left" width="201 height=127" height="127">Задача 34. Состояние одноатомного идеального газа изменяется по двум циклам: 1421 и 1231, представленным рисунком на pV -диаграмме. Чему равно отношение КПД тепловых двигателей , основанных на использовании этих циклов? основанных на использовании этих циклов?

Ответ:

Задача 36. Состояние идеального газа изменяется по замкнутому циклу. Из состояния 1 с температурой Т1 = 1900 К газ, адиабатно расширяясь, переходит в состояние 2 с температурой Т2 = 1260 К. Из состояния 2 газ переходит в состояние 3 с температурой Т3 = 360 К путем изохорного охлаждения. Из состояния 3 газ переводят в состояние 4 с температурой Т4 = 540 К путем адиабатного сжатия, из состояния 4 - в состояние 1 путем изохорного нагревания. Вычислите КПД для этого цикла . Ответ: η ≈ 0,34

Задача 37. В сосуде с небольшой трещиной находится одноатомный идеальный газ. В опыте давление газа и его объем уменьшились втрое. Во сколько раз изменилась внутренняя энергия газа в сосуде?

Основные элементы решения

1. Запишите уравнение Клапейрона - Менделеева для двух состояний: p 1 V 1 = ν 1 RT и p 2 V 2 = ν 2 RT . 2. Запишите, что внутренняя энергия идеального газа прямо пропорциональна количеству вещества и абсолютной температуре U ~ ν T . 3. Проведите анализ этих выражений с учетом условия задачи и получите правильный ответ: .