Контрольная работа по теме первый закон термодинамики: Контрольная работа по физике «Тепловые явления. Первый закон термодинамики» 10 класс

Тест по физике (10 класс) на тему: Тест по теме первый закон термодинамики

Основы термодинамики.

1 вариант.

1. При постоянном давлении р объём газа увеличится на ∆V. Какая физическая величина равна произведению р∆V в этом случае?

 
А.) работа, совершаемая газом;

Б.) работа, совершаемая над газом внешними силами;

В.) количество теплоты, полученное газом;

Г.) внутренняя энергия газа.

2. Над телом совершена работа А внешними силами, и телу передано количество теплоты Q. Чему равно изменение внутренней энергии ∆U тела?

А.) ∆U=А;                              Б.) ∆U=Q                        В.) ∆U=А+Q;                                                              Г.) ∆U=А-Q;                          Д.) ∆U=Q-A.

3. Какой процесс произошел в идеальном газе, если изменение его внутренней энергии равно нулю?

А.) изобарный;                         Б.) изотермический;                                 В.) изохорный;                         Г.) адиабатический.

4. Определите внутреннюю энергию двух молей одноатомного (идеального) газа, взятого при температуре 300 К.

А.) 2,5 кДж;                           Б.) 2,5 Дж;                            В.) 4,9 Дж;              Г.) 4,9 кДж;                           Д.) 7,5 кДж.

5. Термодинамической системе передано количество теплоты, равное 2000 Дж, и над ней совершена работа 500 Дж. Определите изменение его внутренней энергии этой системы.

А.) 2500 Дж;  

Б.) 1500 Дж;  

В.) ∆U=0.

Основы термодинамики.

2 вариант.

1. Какая физическая величина вычисляется по формуле ?

А.) количество теплоты в идеальном газе;

Б.) давление идеального газа;
В.) внутренняя энергия одноатомного идеального газа;
Г.) внутренняя энергия одного моля идеального газа.

2. Какой процесс произошел в идеальном газе, если изменение его внутренней энергии равно количеству подведённой теплоты.

 

А.) изобарный;                                    Б.) изотермический;                              В.) изохорный;                                    Г.) адиабатный.

3. Идеальному газу передаётся количество теплоты таким образом, что в любой момент времени передаваемое количество теплоты Q равно работе А, совершаемой газом. Какой процесс осуществляется?

А.) адиабатический;                            Б.) изобарный;                                        В.) изохорный;                                     Г.) изотермический.

4. Какую работу совершает газ, расширяясь изобарно при давлении

2 ∙ 105 Па от объёма V1=0,1 м3 до объёма V2=0,2 м3?

А.) 2 ∙ 106 Дж;               Б.) 200 кДж;     В.) 0,2 ∙ 105 Дж.

5. В камере, в результате сгорания топлива выделилось количество теплоты, равное  600 Дж, а внутренняя энергия увеличилась на 400 Дж.  Какую работу совершил двигатель?

 

А.) 1000 Дж;                                 Б.) 600 Дж;                                                 В.) 400 Дж;                                   Г.) 200 Дж.

Задания для подготовки к контрольному тестированию по теме «Первый закон термодинамики» для 10 класса (базовый уровень)

Задания для подготовки к контрольному тестированию по теме «Первый закон термодинамики» для 10 класса (базовый уровень)

Газ в сосуде сжали, совершив работу 30 Дж. Внутренняя энергия газа при этом увеличилась на 25 Дж. Следовательно, газ

1. получил извне количество теплоты, равное 5 Дж

2. отдал окружающей среде количество теплоты, равное 5 Дж

3. получил извне количество теплоты, равное 55 Дж

4. отдал окружающей среде количество теплоты, равное 55 Дж

Идеальный газ получил количество теплоты 300 Дж и совершил работу 100 Дж. Внутренняя энергия газа при этом

1. увеличилась на 400 Дж

2. увеличилась на 200 Дж

3. уменьшилась на 400 Дж

4. уменьшилась на 200 Дж

Идеальный газ получил количество теплоты 300 Дж, и внутренняя энергия газа увеличилась на 100 Дж. При этом

1. газ совершил работу 400 Дж

2. газ совершил работу 200 Дж

3. над газом совершили работу 400 Дж

4. над газом совершили работу 100 Дж

Идеальный газ переходит изотермически из одного состояния в другое. При увеличении объема газа

1. ему сообщают некоторое количество теплоты

2. его внутренняя энергия возрастает

3. работа, совершаемая внешними телами, положительна

4. давление увеличивается

В результате изохорного процесса внутренняя энергия газа увеличилась на 20 кДж. Количество теплоты, полученное газом, равно

1. 0 кДж

2. 10 кДж

3. 20 кДж

4. 40 кДж

На графике показана зависимость давления одноатомного идеального газа от объема. Газ совершает работу, равную 3 кДж. Количество теплоты, полученное газом при переходе из состояния 1 в состояние 2, равно

1. 1 кДж

2. 3 кДж

3. 4 кДж

4. 7 кДж

На графике показана зависимость давления идеального одноатомного газа от температуры. Газ совершает работу, равную 3 кДж. Начальный объем газа равен 10^-3 м³. Количество теплоты, полученное газом, равно

1. 1 кДж

2. 3 кДж

3. 4 кДж

4. 7 кДж

На рисунке показан график изотермического расширения идеального одноатомного газа. Газ совершает работу, равную 3 кДж. Количество теплоты, полученное газом, равно

1. 1 кДж

2. 3 кДж

3. 4 кДж

4. 7 кДж

Газ при изотермическом расширении получил количество теплоты равное 2 кДж. Работа, совершенная при этом газом, равна

1. 0 кДж

2. 1 кДж

3. 2 кДж

4. 4 кДж

Газ при адиабатном расширении совершил работу, равную 20 кДж. Внутренняя энергия газа при этом

1. не изменилась

2. увеличилась на 20 кДж

3. уменьшилась на 20 кДж

4. уменьшилась на 40 кДж

На VT-диаграмме показан процесс изменения состояния идеального одноатомного газа. Газ отдает 50 кДж теплоты. Работа внешних сил равна

1. -50 кДж

2. 25 кДж

3. 50 кДж

4. 100 кДж

На рT-диаграмме показан процесс изменения состояния идеального одноатомного газа неизменной массы. Газ совершает работу, равную 5 кДж. Количество теплоты, полученное газом, равно

1. 1 кДж

2. 3 кДж

3. -5 кДж

4. 5 кДж

На Тр-диаграмме показан процесс изменения состояния идеального одноатомного газа неизменной массы. Газ совершил работу, равную 5 кДж. Количество теплоты, полученное газом, равно

1. 0 кДж

2. 3 кДж

3. 3,5 кДж

4. 5 кДж

Одноатомный идеальный газ в количестве 4 молей поглощает количество теплоты 2 кДж. При этом температура газа повышается на 20 К. Работа, совершаемая газом в этом процессе, равна

1. 0,5 кДж

2. 1,0 кДж

3. 1,5 кДж

4. 2,0 кДж

Одноатомный идеальный газ в количестве ν молей поглощает количество теплоты 2 кДж. При этом температура газа повышается на 20 К. Работа, совершаемая газом в этом процессе, равна 1 кДж. Число молей газа равно

1. 1

2. 2

3. 6

4. 4

Методическая разработка по физике (10 класс) на тему: Контрольная работа «Термодинамика» 10класс

Контрольная работа по физике по теме «Термодинамика»

10класс (5ч.в неделю)

Задание 1-2.  Внутренняя энергия идеального газа. Работа газа при изопроцессах.

Задание 3.Изменение внутренней энергии при тепловых и механических процессах. Уравнение теплового баланса.

Задание 4.Тепловые двигатели. КПД тепловых двигателей.

Задание 5. Изменение внутренней энергии при химических реакциях. Первое начало термодинамики. Адиабатный процесс .

Вариант 1.

1. Как изменится внутренняя энергия 240г  кислорода О2 при охлаждении его на 100К?

 (Молярная масса кислорода  32*10-3кг/моль, R=8,31 Дж/моль*К)

2.  При температуре 280К и давлении 4*105Па газ занимает объем 0.1 м3. Какая работа совершена над газом по увеличению его объема, если он нагрет до 420К при постоянном давлении?(Ответ написать в кДж).

3. Определить начальную температуру 0.6 кг олова, если при погружении ее в воду массой 3 кг при 300К она нагрелась на 2К.(Своды=4200 Дж/кг*К, Солова=250 Дж/кг*К)

4. Какую силу тяги развивает тепловоз, если он  ведет состав со скорость 27 км/ч и расходует 400 кг дизельного горючего в час при КПД 30% (q=4.2*107 Дж/кг)

5. Двухатомному газу сообщено 14кДж теплоты. При этом газ расширялся при постоянном давлении. Определить работу расширения газа и изменение внутренней энергии газа.

Вариант 2.

1. Как изменится внутренняя энергия 4 молей одноатомного идеального  газа при уменьшении его температуры на 200К? ( R=8,31 Дж/моль*К)

 2. При изобарном нагревании некоторой массы кислорода О2 на 200К совершена работа 25 кДж по увеличению его объема. Определить массу кислорода.( R=8,31 Дж/моль*К)

3. В машинное масло массой m1=6 кг при температуре T1=300 К опущена стальная деталь массой m2=0,2 кг при температуре T2=880 К. Какая температура  установилась после теплообмена? (С1=2100Дж/кг*Л, С2=460Дж/кг*К)

4. Двигатель реактивного самолета развивает мощность 4.4 *104 кВт при скорости 900 км/ч и потребляет 2.04 *103 кг керосина на 100 км пути. Определить коэффициент полезного действия двигателя. (q=4.31*107 Дж/кг)

5. При изобарном расширении 20г водорода его объем увеличился в 2раза. Начальная температура газа 300К. Определите работу расширения газа, изменение внутренней энергии и количество теплоты, сообщенной этому газу.

Ответы и решения.

Задание	1	2	3	4	5
Вариант1	∆U=5mRT/2M 15.58кДж	А=P1V1(T2-T1)/T1 A=20кДж	To=(Cводы*mводы*∆T/Cолова*mолова)+T To=470K	F=ɳ*q*m/v*t 186.7кН	∆А=2*Q/7 ∆U=5*∆Q/7 4кДж;10кДж
Вариант 2	∆U=3*m*R*T/2*M 9972Дж	m=A*M/R*∆T m=0.481кг	T=(c1*m1*T1+c2*m2*T2)/(c1*m1+c2*m2) 304.2К	ɳ=N*s/q*m*v 20%	∆U=5mRT/2M ∆A=m*R*∆T/M 24.93кДж; 62,325кДж

Контрольная работа по теме «Основные понятия и законы термодинамики»

Контрольная работа по теме: «Основные понятия и законы термодинамики»
Вариант 1	Вариант 2
I. Ответьте на вопросы:	I. Ответьте на вопросы:
Что называют внутренней энергией макроскопического тела? От каких макроскопических параметров зависит внутренняя энергия? Сформулируйте первый закон термодинамики, используя понятие работы внешних сил. Что называют количеством теплоты? Какое устройство называют тепловым двигателем?	Чему равна внутренняя энергия идеального одноатомного газа? Как можно изменить внутреннюю энергию? Сформулируйте первый закон термодинамики, используя понятие работы самой системы. Что такое теплообмен? Что называют коэффициентом полезного действия теплового двигателя?
II. Заполоните в таблице пустые ячейки:	II. Заполоните в таблице пустые ячейки:
III. Решите задачи:	III. Решите задачи:
Сравнить внутреннюю энергию аргона и гелия при одинаковой температуре. Массы газов одинаковы. Какое количество теплоты необходимо для изохорного нагревания гелия массой 4 кг на 100 К? При изотермическом расширении газ совершил работу, равную 20 Дж. Какое количество теплоты сообщено газу? Температура нагревателя тепловой машины 150оС, температура холодильника 20оС. Найти КПД машины.	Термодинамической системе передано количество теплоты 200 Дж. Как изменилась внутренняя энергия системы, если при этом она совершила работу 400 Дж? Вычислите увеличение внутренней энергии водорода массой 2 кг при изобарном его нагревании на 10 К. Температура нагревателя тепловой машины 140оС, температура холодильника 10оС. Найти КПД машины. Определите количество теплоты , необходимое для нагревания 500 г ртути на 50 К (удельная теплоемкость ртути с=0,12 кДж/кг∙ К).
IV. Дополнительно:	IV. Дополнительно:
Какова внутренняя энергия гелия, заполняющего аэростат объемом 60 м3 при давлении 100 кПа?	Для изобарного нагревания газа, количество вещества которого 800 моль, на 500 К ему сообщили количество теплоты 9,4 МДж. Определить работу газа и изменение его внутренней энергии.

Материал по физике (10 класс) на тему: 10_109_КР № 11 «Законы термодинамики»

Контрольная работа № 11

«Законы термодинамики»

Вариант 1

1. Какое количество теплоты получит 2 кг гелия при изохорном нагревании его на 50 К?

2. С какой скоростью должна лететь свинцовая пуля, чтобы при ударе о стенку она нагрелась на 120 °С, если при ударе в тепло превращается 20 % энергии пули?

3. Один моль идеального газа изобарно нагрели на 72 К, сообщив ему при этом 1,6 кДж теплоты. Найти совершенную работу и приращение его внутренней энергии.

4. Сколько надо сжечь каменного угля, чтобы 5 т воды, взятой при 30 °С, обратить в пар? КПД котла 60 %.

5*. Железный шар, падая свободно, достиг скорости 41 м/с, ударившись о землю, подскочил на 1,6 м. Найти изменение температуры шара при ударе.

Контрольная работа № 11

«Законы термодинамики»

Вариант 2

1. Какую работу совершили над двумя молями идеального одноатомного газа при его адиабатном сжатии, если его температура увеличилась на 20 К?

2. В 200 г воды при 20 °С впускают 10 г стоградусного водяного пара, который превращается в воду. Найти конечную температуру воды.

3. Один моль идеального одноатомного газа, находящегося при температуре 300 К, изохорно охлаждается так, что его давление уменьшается в 3 раза. Определить количество отданной газом теплоты.

4. С какой высоты над поверхностью Земли должен начать падение кусочек льда при температуре -20 °С, чтобы к моменту удара о Землю он полностью расплавился? Считать, что 50 % кинетической энергии льда превращается во внутреннюю.

5*. Алюминиевый чайник массой 400 г, в котором находится 2 кг воды при 10 °С, помещают на газовую горелку с КПД 40 %. Какова мощность горелки, если через 10 мин. вода закипела, причем 120 г воды выкипело?

Контрольная работа № 11

«Законы термодинамики»

Вариант 1

1. Какое количество теплоты получит 2 кг гелия при изохорном нагревании его на 50 К?

2. С какой скоростью должна лететь свинцовая пуля, чтобы при ударе о стенку она нагрелась на 120 °С, если при ударе в тепло превращается 20 % энергии пули?

3. Один моль идеального газа изобарно нагрели на 72 К, сообщив ему при этом 1,6 кДж теплоты. Найти совершенную работу и приращение его внутренней энергии.

4. Сколько надо сжечь каменного угля, чтобы 5 т воды, взятой при 30 °С, обратить в пар? КПД котла 60 %.

5*. Железный шар, падая свободно, достиг скорости 41 м/с, ударившись о землю, подскочил на 1,6 м. Найти изменение температуры шара при ударе.

---

Контрольная работа № 11

«Законы термодинамики»

Вариант 2

1. Какую работу совершили над двумя молями идеального одноатомного газа при его адиабатном сжатии, если его температура увеличилась на 20 К?

2. В 200 г воды при 20 °С впускают 10 г стоградусного водяного пара, который превращается в воду. Найти конечную температуру воды.

3. Один моль идеального одноатомного газа, находящегося при температуре 300 К, изохорно охлаждается так, что его давление уменьшается в 3 раза. Определить количество отданной газом теплоты.

4. С какой высоты над поверхностью Земли должен начать падение кусочек льда при температуре -20 °С, чтобы к моменту удара о Землю он полностью расплавился? Считать, что 50 % кинетической энергии льда превращается во внутреннюю.

5*. Алюминиевый чайник массой 400 г, в котором находится 2 кг воды при 10 °С, помещают на газовую горелку с КПД 40 %. Какова мощность горелки, если через 10 мин. вода закипела, причем 120 г воды выкипело?

Контрольная работа № 11

«Законы термодинамики»

Вариант 1

1. Какое количество теплоты получит 2 кг гелия при изохорном нагревании его на 50 К?

2. С какой скоростью должна лететь свинцовая пуля, чтобы при ударе о стенку она нагрелась на 120 °С, если при ударе в тепло превращается 20 % энергии пули?

3. Один моль идеального газа изобарно нагрели на 72 К, сообщив ему при этом 1,6 кДж теплоты. Найти совершенную работу и приращение его внутренней энергии.

4. Сколько надо сжечь каменного угля, чтобы 5 т воды, взятой при 30 °С, обратить в пар? КПД котла 60 %.

5*. Железный шар, падая свободно, достиг скорости 41 м/с, ударившись о землю, подскочил на 1,6 м. Найти изменение температуры шара при ударе.

Контрольная работа № 11

«Законы термодинамики»

Вариант 2

1. Какую работу совершили над двумя молями идеального одноатомного газа при его адиабатном сжатии, если его температура увеличилась на 20 К?

2. В 200 г воды при 20 °С впускают 10 г стоградусного водяного пара, который превращается в воду. Найти конечную температуру воды.

3. Один моль идеального одноатомного газа, находящегося при температуре 300 К, изохорно охлаждается так, что его давление уменьшается в 3 раза. Определить количество отданной газом теплоты.

4. С какой высоты над поверхностью Земли должен начать падение кусочек льда при температуре -20 °С, чтобы к моменту удара о Землю он полностью расплавился? Считать, что 50 % кинетической энергии льда превращается во внутреннюю.

5*. Алюминиевый чайник массой 400 г, в котором находится 2 кг воды при 10 °С, помещают на газовую горелку с КПД 40 %. Какова мощность горелки, если через 10 мин. вода закипела, причем 120 г воды выкипело?

Контрольная работа по теме «Основы термодинамики» 10 класс

Контрольная работа по теме «Основы термодинамики»

Часть 1

А1.Как изменяется внутренняя энергия тела при его охлаждении без совершения работы?

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 уменьшается

А2.Металлический стержень нагревают, поместив один его конец в пламя (см. рисунок). Через некоторое время температура металла в точке А повышается. Это можно объяснить передачей энергии от места нагревания в точку А

в основном путем теплопроводности

2)

путем конвекции и теплопроводности

3)

в основном путем излучения и конвекции

4)

путем теплопроводности, конвекции

и лучистого теплообмена примерно в равной мере

А3. На рисунке показан график изменения внутренней энергии идеального одноатомного газа при изменении его объема. Масса газа не менялась. Температура газа повышалась

1) только на участке 1 графика

2) только на участке 1 графика

3) на участках 1 и 2

4) на участках 1 и 3

А4. Газ совершил работу 18 Дж и получил количество теплоты 4 Дж. Внутренняя энергия газа

увеличилась на 14 Дж

2)

уменьшилась на 14 Дж

3)

увеличилась на 22 Дж

4)

уменьшилась на 22 Дж

А5. На графике изображен цикл с идеальным газом неизменной массы. На каком участке графика работа равна нулю?

АВ

2)

ВС

3)

CD

4)

DA

А6. Какую работу совершает газ при переходе из состояния 1 в состояние 3?

10 кДж

2)

20 кДж

3)

30 кДж

4)

40 кДж

А7.В процессе, отображенном на рисунке, газ совершил работу 2 кДж. Количество теплоты, полученное газом в этом процессе, равно

1) 1,4 кДж

2) 2 кДж

3) 3,7 кДж

4) 4,1 кДж

А8. Если температура нагревателя 600 ⁰С, а холодильника (–20) ⁰С, то коэффициент полезного действия идеального теплового двигателя приблизительно равен…

1) 71% 2) 73 % 3) 96,7% 4) 27,5%

А9. В топке теплового двигателя при сжигании топлива выделилось количество теплоты, равное 50 кДж. Коэффициент полезного действия двигателя 20%. Какую работу совершил двигатель?

1) 2,5 кДж

2) 10 кДж

3) 250 кДж

4) 1000 кДж

А10.Горячая жидкость медленно охлаждалась в стакане. В таблице приведены результаты измерений ее температуры с течением времени.

0

2

4

6

8

10

12

14

Температура, С

95

88

81

80

80

80

77

72

В стакане через 7 мин после начала измерений находилось вещество

только в жидком состоянии

2)

только в твердом состоянии

3)

и в жидком, и в твердом состояниях

4)

и в жидком, и в газообразном состояниях

Часть 2

В1.В сосуде под поршнем находится идеальный газ. Если при нагревании газа его давление остается постоянным, то как изменятся величины: объем газа, его плотность и внутренняя энергия?

Для каждой величины определите соответствующий характер ее изменения:

увеличилась

2)

уменьшилась

3)

не изменилась

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Плотность газа

Внутренняя энергия газа

В2.Одноатомный идеальный газ в изотермическом процессе совершает работу А> 0. Масса газа постоянна. Как меняются в этом процессе объем, давление и внутренняя энергия газа?

Для каждого этапа определите соответствующий характер изменения:

увеличивается

2)

уменьшается

3)

не меняется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого этапа. Цифры в ответе могут повторяться.

давление газа

внутренняя энергия газа

В3. Небольшое количество твердого вещества массой mстали нагревать в запаянной капсуле. На рисунке показан график изменения температуры t вещества по мере поглощения им все большего количества теплоты Q. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

ФОРМУЛЫ

A)

удельная теплоемкость вещества в твердом состоянии

1)

2)

Б)

удельная теплота парообразования

3)

4)

А

Б

Часть 3

Рекомендуется провести предварительное решение на черновике. При оформлении решения в бланке запишите сначала номер задания (С1 и т.д.), а затем решение соответствующей задачи.

С1. Нагреваемый при постоянном давлении идеальный одноатомный газ совершил работу 400 Дж. Какое количество теплоты было передано газу? Ответ дайте в Дж.

Контрольная работа по физике на тему «Термодинамика» (10 класс)

Место работы: МБОУ «Славская СОШ»

Учитель физики: Григорьева Е. А.

Тема урока: Контрольная работа по теме «Термодинамика».

Цели урока:

Деятельностная цель: формирование у учащихся способностей к осуществлению контрольной функции по теме «Термодинамика».
Содержательная цель: контроль и самоконтроль изученных понятий и алгоритмов.

Задачи:

Образовательные:

1. формирование общеучебных умений и навыков: планировать учебную работу, работать со справочными таблицами, самостоятельно проверять правильность выполнения упражнений, усвоение материала.

2. контролирование степени усвоения знаний, умений, навыков.

Воспитательные:

1. Формирование понимания условий приемлемости законов, формул, свойств, отражений причинно-следственных связей.

2. Воспитание активности, настойчивости, самостоятельности в изучении предмета, познавательной потребности, увлеченности предметом, творческого подхода к решению задач.

Развивающие:

1. Продолжить развитие умений выделить объекты сравнения.

2. Продолжить развитие умений соотносить, сопоставлять, находить сходства и различия.

3. Продолжить развитие умений анализировать.

Тип урока: Урок развивающего контроля.

Методы обучения: метод самоконтроля (письменный контроль).

Средства обучения: компьютер, проектор, презентация, раздаточный материал с контролируемыми вариантами, раздаточный материал с эталоном и критериальной оценкой результата сопоставления, справочные таблицы, калькуляторы.

Этапы урока:

1. Организационный момент.

2. Этап мотивации (самоопределения) к контрольно-коррекционным действиям.

3. Этап актуализации и первого пробного действия.

4. Этап рефлексии контрольно-коррекционной деятельности.

Ход урока.

самооценки

учителя

ученика

1.Организационный этап.

Беседа, доброе пожелание.

Создает условия для возникновения внутренней потребности включения учащихся в работу.

Проявление интереса к материалу.

Представление собственного опыта, высказывание собственных мыслей.

Внутренняя актуализация, включение в учебный процесс.

—

2.Этап мотивации (самоопределения) к контрольно-коррекционным действиям.

Прием «Сорбонки».

Учитель создает условия для того, чтобы каждый ученик внутренне подготовился к контрольной («хочу»), осознал ее необходимость («надо»), почувствовал уверенность в своих силах («могу»).

Учитель сообщает форму проведения контрольной работы (по вариантам, всего — 2 варианта), процедуру оценивания (ученики сверяют свои контрольные с эталоном, фиксируют результаты без исправления ошибок) и критерии выставления оценок.

Далее, используя прием «Сорбонки» (анимированные сорбонки, слайды 2, 3 — Приложение 2), повторяем основные понятия и законы по теме «Термодинамика».

Ученики мобилизуют силу и энергию, волевые усилия, необходимые для преодоления препятствия.

Ученики слушают учителя. Демонстрируют знания и умения.

Знание алгоритмов, понятий, осознание взаимосвязей.

Самоооценка.

3.Этап актуализации и первого пробного действия.

Прием «Верно-неверно». Контрольная работа.

Используя прием «Верно-неверно» активизирует учащихся, помогает им освежить в памяти все, что им известно по данной теме и те знания, умения и навыки, что пригодятся сегодня на уроке (слайды 4, 5 — Приложение 2). Проведение работы с целью контроля уровня усвоения пройденного материала.

На отдельных листочках фиксируют ответы с помощью значков «+» и «-«.

Выполнение предложенных заданий.

Работают с информацией, оценивают ее, анализируют. Применение полученных знаний в решении практических заданий.

—

4. Этап рефлексии контрольно-коррекционной деятельности.

Коммуникативное воздействие, самостоятельная работа.

Возвращается к ответам на задание «Верно-неверно», вновь зачитывает вопросы, и учащиеся отмечают, какие из их убеждений оказались верными, а какие изменились в ходе урока. Организует проговаривание механизма деятельности по контролю.

Организует оценивание полученных результатов, а также фиксацию цели последующей деятельности.

Проговаривают механизм деятельности по контролю.

Дают оценку полученным результатам.

Фиксируют цель последующей деятельности.

Механизм деятельности по контролю.

Самооценка результатов деятельности.

Использованные ресурсы.

1. http://propowerpoint.ru/goluboj-animirovannyj-shablon/ (шаблон фона презентации).

2. Годова И. В. Физика. 10 класс. Контрольные работы в новом формате. М.: «Интеллект-Центр», 2011.

3. Марон, А.Е., Марон Е.А. Физика 10 (дидактический материал). М.: Дрофа, 2007.

4. Ханнанов, Н. К., Никифоров Г. Г., Орлов В. А. ЕГЭ 2018. Физика: сборник заданий. М.: ЭКСМО, 2017.

1. Контролируемые варианты заданий.

Вариант 1

1. Чему равна внутренняя энергия 5 моль одноатомного газа при температуре 27 °С?

2. При адиабатном расширении газ совершил работу 2 МДж. Чему равно изменение внутренней энергии газа? Увеличилась она или уменьшилась?

3. На TV-диаграмме показан процесс изменения состояния идеального одноатомного газа. Начальное давление газа было равно 10⁶ Па. Количество теплоты, полученное газом, равно 3 кДж. Чему равна работа, совершенная газом?

4. 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 и равно 100 кПа.

5. Температуры нагревателя и холодильника идеальной тепловой машины соответственно равны 117 °С и 27 °С. Количество теплоты, получаемое от нагревателя за 1 с, равно 60 кДж. Вычислите КПД машины, количество теплоты, отдаваемое холодильнику в 1 с, и мощность машины.

Вариант 2

1. Как изменится внутренняя энергия 400 г гелия при увеличении температуры на 20 °С?

2. Определите КПД идеальной тепловой машины, имеющей температуру нагревателя 480 °С, а температуру холодильника — 30 °С.

3. На РV-диаграмме показан процесс изменения состояния идеального одноатомного газа. Количество теплоты, отданное газом в процессе, равно 250 кДж. Чему равна работа, совершенная газом?

4. Газ в идеальном тепловом двигателе отдает холодильнику 60% теплоты, полученной от нагревателя. Какова температура нагревателя, если температура холодильника 200 К?

5. Воздух массой 580 г, занимающий при давлении 200 кПа объем 200 л, изобарно нагревают до 500 К. Определите работу воздуха.

2. Эталон. Критерии оценивания.

Вариант 1

№ задачи

Дано

Найти

Решение

Количество баллов

1

ν = 5 моль

Т = 27⁰С+273 = 300 К

U

Внутренняя энергия одноатомного газа U = (3mRT)/2M.

Количество вещества ν = m/M, значит,

U = (3νRT)/2, R = 8,31 Дж/(моль*К).

U = (3*5 моль*8,31 Дж/(моль*К)*300 К)/2 = 18697,5 Дж ≈ 18,7 кДж.

Ответ: ≈ 18,7 кДж.

1

2

А = 2 МДж

ΔU

При адиабатном процессе нет теплообмена с окружающей средой, поэтому Q = 0. 1-й закон термодинамики ΔU + A = 0 → ΔU = — A.

ΔU = — 2 МДж.

Ответ: Внутренняя энергия газа уменьшилась на 2 МДж.

1

3

Р₁ = 10⁶ Па

Q = 3 кДж

А

Из графика очевидно, что температура постоянна, т. е. Т = const → ΔT = 0 →ΔU = 0. Тогда 1 закон термодинамики Q = ΔU + A → Q = A → A = 3 кДж.

Ответ: 3 кДж.

1

4

V₁ = 0,7 м³

Т = 280 К

ΔТ = 16 К

Р = 10⁵ Па

А

Работа газа: А = РΔV. Т. к. давление постоянно, то найдем объем газа во 2-м состоянии, используя закон Гей-Люссака для изобарного процесса: V₁/V₂ = T₁/T₂ → V₂ = (V₁*T₂)/T₁. T₂ = T₁ + ΔT. T₂ = 296 K.

V₂ = (0,7 м³*296 К)/280 К = 0,74 м³. Изменение объема газа ΔV = V₂ – V₁ = 0,74 м³ – 0,7 м³ = 0,04 м³.

А = 10⁵ Па*0,04 м³ = 4*10³ Дж = 4 кДж.

Ответ: 4 кДж.

Критерии оценивания выполнения задачи № 4

Количество баллов

Приведено полное верное решение.

2

Приведены все формулы и законы, но допущены ошибки в математических расчетах.

1

Приведено неверное решение.

0

5

t₁ = 117⁰ C; Т₁ = 390 К

t₂ = 27⁰ C; Т₂ = 300 К

Q₁ = 60 кДж

τ = 1 с

η, Q₂, P

Найдем КПД теплового двигателя по формуле Карно η = (Т₁ – Т₂)/Т₁ → η = (390 К – 300 К)/390 К ≈ 0,23.

Найдем количество теплоты, отданное холодильнику, используя формулу КПД теплового двигателя: η = (Q₁ – Q₂)/Q₁ → ηQ₁ – Q₁ = — Q₂ → Q₂ = Q₁(1 – η) → Q₂ = 60 кДж*(1 – 0,23) ≈ 46 кДж.

Мощность машины Р = А/τ. Работа машины А = → Р = /τ → Р = / 1 с = 14 кВт.

Ответ: ≈ 23 %, ≈ 46 кДж, 14 кВт.

Критерии оценивания выполнения задачи № 5

Количество баллов

Приведено полное правильное решение, включающее рисунок, схему (при необходимости), запись физических формул, отражающих физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом, проведены математические преобразования и расчеты, представлен ответ.

3

При правильном ходе решения задачи допущены ошибки в математических расчетах.

2

При правильной идее решения допущена ошибка (не более одной) в записи физических законов или использованы не все исходные формулы, необходимые дли решения.

1

Отсутствие решения, более одной ошибки в записях физических формул, использование неприменимого в данных условиях закона.

0

Максимальный балл работы составляет 8 баллов.

Оценка

«2»

«3»

«4»

«5»

Баллы

менее 5 баллов

5-6

7

8

Вариант 2

№ задачи

Дано

Найти

Решение

Количество баллов

1

m = 400 г = 0,4 кг

Δt = 20⁰C; ΔТ = 20 К

ΔU

Гелий — одноатомный газ. Поэтому изменение внутренней энергии одноатомного газа ΔU = (3mRΔT)/2M. Молярная масса гелия М = 0,004 кг/моль.

ΔU = (3*0,4 кг* 8,31 Дж/(моль*К)*20 К)/2*0,004 кг/моль ≈25 кДж.

Ответ: ≈ 25 кДж.

1

2

t₁ = 480⁰ C; Т₁ = 753 К

t₂ = 30⁰ C; Т₂ = 303 К

η

Найдем КПД идеальной тепловой машины, используя формулу Карно:

η = (Т₁ – Т₂)/Т₁ → η = (753 К – 303 К)/753 К ≈ 0,60.

Ответ: ≈ 60 %.

1

3

Q = 250 кДж

А

Из графика очевидно, что давление постоянно, значит, можно рассчитать работу газа, используя данные графика. Работа газа: А = РΔV; ΔV = V₂ – V₁ → А = P(V₂ – V₁).

А = 10⁶ Па*(1*10^-3 – 2*10^-3) м³ = — 1*10³ Дж = — 1 кДж.

Ответ: — 1 кДж.

1

4

Q₂ = 0,6Q₁

T₂ = 200 K

T₁

КПД теплового двигателя η = (Q₁ – Q₂)/Q₁,

η = (Q₁ – 0,6Q₁)/Q₁ = 0,4. Согласно формуле Карно η = (Т₁ – Т₂)/Т₁. Выразим Т₁: ηТ₁ = Т₁ – Т₂ → Т₁ (η – 1) = — Т₂ → Т₁ = Т₂/(1 – η).

Т₁ = 200 К/(1 – 0,4) = 500 К.

Ответ: 500 К.

Критерии оценивания выполнения задачи № 4

Количество баллов

Приведено полное верное решение.

2

Приведены все формулы и законы, но допущены ошибки в математических расчетах.

1

Приведено неверное решение.

0

5

m = 580 г = 0,58 кг

Р = 2*10⁵ Па

Т₂ = 500 К

V₁ = 200 л = 0,2 м³

М = 0,029 кг/моль

А

Работа газа: А = РΔV. Так как давление газа постоянно, то используем уравнение Менделеева-Клапейрона: РΔV = (mRΔT)/M → A = (mRΔT)/M. Изменение температуры газа ΔТ = Т₂ – Т₁. Найдем температуру Т₁, используя уравнение Менделеева-Клапейрона для 1-го состояния газа: РV₁ = (mRT₁)/M → Т₁ = (РV₁M)/mR. Т₁ = (2*10⁵ Па*0,2 м³*0,029 кг/моль)/0,58 кг*8,31 Дж/(моль*К) ≈ 240 К. Находим ΔТ = 500 К – 240 К = 260 К.

Работа газа А = (0,58 кг*8,31 Дж/(моль*К*260 К)/0,029 кг/моль ≈ 43 кДж.

Ответ: ≈ 43 кДж.

Критерии оценивания выполнения задачи № 5

Количество баллов

Приведено полное правильное решение, включающее рисунок, схему (при необходимости), запись физических формул, отражающих физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом, проведены математические преобразования и расчеты, представлен ответ.

3

При правильном ходе решения задачи допущены ошибки в математических расчетах.

2

При правильной идее решения допущена ошибка (не более одной) в записи физических законов или использованы не все исходные формулы, необходимые дли решения.

1

Отсутствие решения, более одной ошибки в записях физических формул, использование неприменимого в данных условиях закона.

0

Максимальный балл работы составляет 8 баллов.

Оценка

«2»

«3»

«4»

«5»

Баллы

менее 5 баллов

5-6

7

8

Что такое первый закон термодинамики?

Первый закон термодинамики гласит, что тепло является формой энергии, и поэтому термодинамические процессы подчиняются принципу сохранения энергии. Это означает, что тепловая энергия не может быть создана или уничтожена. Однако ее можно переносить из одного места в другое и преобразовывать в другие формы энергии и обратно.

Термодинамика — это раздел физики, который занимается взаимоотношениями между теплом и другими формами энергии.В частности, он описывает, как тепловая энергия преобразуется в другие формы энергии и из них, и как она влияет на материю. Основные принципы термодинамики выражаются в четырех законах.

«Первый закон гласит, что внутренняя энергия системы должна быть равна работе, которая выполняется в системе, плюс или минус тепло, которое течет в систему или выходит из нее, а также любая другая работа, которая выполняется в системе. система «, — сказал Саибал Митра, профессор физики в Государственном университете Миссури.«Итак, это повторение принципа сохранения энергии».

Митра продолжил: «Изменение внутренней энергии системы — это сумма всех входов и выходов энергии в систему и из нее, аналогично тому, как все вносимые и снятые вами средства определяют изменения в вашем банковском балансе». Математически это выражается следующим образом: Δ

U = Q — W , где Δ U — это изменение внутренней энергии, Q — тепло, добавленное к системе, а Вт — работа. сделано системой.

История

Ученые конца 18 и начала 19 веков придерживались теории калорийности, впервые предложенной Антуаном Лавуазье в 1783 году, и в дальнейшем подкрепленной работой Сади Карно в 1824 году, согласно Американскому физическому обществу. Теория калорий рассматривала тепло как своего рода жидкость, которая естественным образом перетекает из горячих регионов в холодные, так же как вода течет из высоких мест в низкие. Когда эта калорийная жидкость перетекала из горячего региона в холодный, ее можно было преобразовать в кинетическую энергию и заставить выполнять работу так же, как падающая вода может приводить в движение водяное колесо.Только когда Рудольф Клаузиус опубликовал «Механическую теорию тепла» в 1879 году, теория калорийности была окончательно остановлена.

Термодинамические системы

Энергия может быть разделена на две части, по словам Дэвида Макки, профессора физики Южного государственного университета Миссури. Один из них — это макроскопический вклад в человеческий масштаб, такой как движение поршня и давление на систему газа. И наоборот, вещи происходят в очень крошечном масштабе, когда мы не можем отслеживать индивидуальный вклад.

Макки объясняет: «Когда я кладу два образца металла друг против друга, и атомы грохочут на границе, и два атома отскакивают друг от друга, и один из них отрывается быстрее, чем другой, я могу» t отслеживать это. Это происходит в очень маленьком масштабе времени и на очень небольшом расстоянии, и это происходит много, много раз в секунду. Итак, мы просто разделяем всю передачу энергии на две группы: то, что мы собираемся отслеживать, и то, что мы не собираемся отслеживать.Последнее из них мы называем теплом ».

Термодинамические системы обычно считаются открытыми, закрытыми или изолированными. Согласно Дэвису из Калифорнийского университета, открытая система свободно обменивается энергией и веществом со своим окружением; замкнутая система обменивается с окружающей средой энергией, но не материей; и изолированная система не обменивается энергией или веществом со своим окружением. Например, котелок с кипящим супом получает энергию от плиты, излучает тепло от сковороды и испускает вещество в виде пара, который также уносит тепловую энергию.Это будет открытая система. Если мы закроем кастрюлю плотной крышкой, она по-прежнему будет излучать тепловую энергию, но больше не будет выделять материю в виде пара. Это будет закрытая система. Однако, если бы мы налили суп в идеально изолированную термосную бутылку и закрыли крышку, не было бы ни энергии, ни материи, входящей или выходящей из системы. Это была бы изолированная система.

На практике, однако, полностью изолированных систем не может быть. Все системы передают энергию окружающей среде посредством излучения, независимо от того, насколько хорошо они изолированы.Суп в термосе будет оставаться горячим только несколько часов, а на следующий день достигнет комнатной температуры. В другом примере белые карлики, горячие остатки сгоревших звезд, которые больше не производят энергию, могут быть изолированы световыми годами почти идеального вакуума в межзвездном пространстве, но в конечном итоге они остынут с нескольких десятков тысяч градусов. почти до абсолютного нуля из-за потерь энергии из-за излучения. Хотя этот процесс занимает больше времени, чем нынешний возраст Вселенной, остановить его невозможно.

Тепловые двигатели

Самым распространенным практическим применением Первого закона является тепловая машина. Тепловые двигатели преобразуют тепловую энергию в механическую и наоборот. Большинство тепловых двигателей относятся к категории открытых систем. Основной принцип теплового двигателя основан на соотношении тепла, объема и давления рабочей жидкости. Эта жидкость обычно является газом, но в некоторых случаях она может претерпевать фазовые переходы из газа в жидкость и обратно в газ во время цикла.

При нагревании газ расширяется; однако, когда этот газ ограничен, его давление увеличивается.Если нижняя стенка камеры ограничения является верхней частью подвижного поршня, это давление оказывает давление на поверхность поршня, заставляя его двигаться вниз. Это движение затем можно использовать для выполнения работы, равной суммарной силе, приложенной к верхней части поршня, умноженной на расстояние, на которое перемещается поршень.

Существует множество вариантов основного теплового двигателя. Например, паровые двигатели используют внешнее сгорание для нагрева резервуара котла, содержащего рабочую жидкость, обычно воду.Вода превращается в пар, а давление затем используется для приведения в действие поршня, который преобразует тепловую энергию в механическую. Однако автомобильные двигатели используют внутреннее сгорание, при котором жидкое топливо испаряется, смешивается с воздухом и воспламеняется внутри цилиндра над подвижным поршнем, движущим его вниз.

Холодильники, кондиционеры и тепловые насосы

Холодильники и тепловые насосы — это тепловые двигатели, преобразующие механическую энергию в тепло. Большинство из них относятся к категории закрытых систем.Когда газ сжимается, его температура увеличивается. Этот горячий газ может передавать тепло окружающей среде. Затем, когда сжатому газу позволяют расширяться, его температура становится ниже, чем была до его сжатия, потому что часть его тепловой энергии была удалена во время горячего цикла. Затем этот холодный газ может поглощать тепловую энергию из окружающей среды. Это принцип работы кондиционера. На самом деле кондиционеры не производят холода; они отводят тепло. Рабочая жидкость перекачивается механическим насосом наружу, где нагревается за счет сжатия.Затем он передает это тепло в окружающую среду, обычно через теплообменник с воздушным охлаждением. Затем его возвращают в помещение, где ему позволяют расшириться и охладиться, чтобы он мог поглощать тепло из воздуха в помещении через другой теплообменник.

Тепловой насос — это просто кондиционер, работающий в обратном направлении. Тепло сжатого рабочего тела используется для обогрева здания. Затем он переносится наружу, где расширяется и становится холодным, тем самым позволяя ему поглощать тепло из внешнего воздуха, который даже зимой обычно теплее, чем холодная рабочая жидкость.

Геотермальные или наземные системы кондиционирования воздуха и тепловые насосы используют длинные U-образные трубы в глубоких скважинах или массив горизонтальных труб, заглубленных на большой площади, по которым циркулирует рабочая жидкость, а тепло передается к земле или от нее . В других системах для нагрева или охлаждения рабочей жидкости используется вода из рек или океана.

Дополнительные ресурсы

Вот еще три объяснения Первого закона термодинамики:

.

Первый закон термодинамики — материалы исследования для IIT JEE

Первый закон термодинамики гласит: « Если количество тепла, подаваемого в систему, способно выполнять работу, то количество тепла, поглощаемого системой, равно сумме увеличения внутренней энергии система и внешняя работа, выполняемая ею ».

Математическое выражение первого закона: —

Рассмотрим газ, заключенный в цилиндр, имеющий изолирующие стенки и проводящее дно.Пусть через дно в систему будет добавлено количество тепла «Q». Если «U

1 » — начальная энергия системы, тогда

Суммарная энергия системы в начале = U ₁ + Q

После получения тепла газ имеет тенденцию расширяться, толкая поршень от A к B, как показано на рисунке ниже. В результате газ выполняет некоторую работу «W». Работа является внешней работой, поскольку система подвергается смещению. Если «U ₂ » — конечная внутренняя энергия системы, тогда

Суммарная энергия системы в конце = U ₂ + W

Согласно закону сохранения энергии, полная энергия системы в начале будет равна полной энергии системы в конце.

Итак, U ₁ + Q = U ₂ + W

Можно отметить, что «U ₁ », «U ₂ », «Q» и «W» взяты в одних и тех же единицах.

Итак, Q = (U ₂ — U ₁ ) + W

Когда в систему добавляется бесконечно малое количество тепла «dQ», соответствующие изменения внутренней энергии «dQ» и выполненной внешней работы «dW» настолько малы.

Тогда dQ = dU + dW

Или, dQ = dU + pdV

Это математическая формулировка первого закона термодинамики.

Таким образом, первый закон термодинамики означает, что «энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, а только преобразована из одной формы в другую».

Таким образом, dQ = dU + dW

Если работа выполняется окружением в системе (как при сжатии газа), W принимается как положительное, так что dQ = dU + W. если, однако, система выполняет работу над окружающей средой (как при расширении газа), W принимается отрицательным, так что dQ = dU — dW.

См. Это видео: —

Задача 1: —

Предположим, что 214 Дж работы, выполненной в системе, и 293 Дж тепла отбираются из системы. В смысле первого закона термодинамики, каковы значения (включая алгебраические знаки) (а) W, (б) Q и (в)? E _n ?

Концепция: —

Для термодинамической системы, в которой внутренняя энергия является единственным типом энергии, который может иметь система, закон сохранения энергии может быть выражен как

Q + W = Δ E _{внутренний}

Здесь Q — энергия, передаваемая (в виде тепла) между системой и окружающей средой, Вт, — работа, выполняемая системой (или ею), и Δ E _int — изменение внутренней энергии система.

По соглашению мы выбрали Q как положительный, когда тепло передается в систему, и W, как положительный, когда в системе выполняются работы.

Решение: —

(a) Поскольку работа выполняется в системе, алгебраический знак проделанной работы будет положительным, а объем проделанной работы равен 214 Дж.

Таким образом, W = +214 J.

(b) Поскольку тепло отбирается из системы, алгебраический знак тепла будет отрицательным, а величина тепла составит 293 Дж.

Таким образом, Q = -293 Дж.

(c) Чтобы получить внутреннюю энергию системы, замените -293 Дж на Q и +214 Дж на Вт в уравнении Δ E _int = Q + W ,

Δ E _внутр = Q + W

= (-293 Дж) + (+214 Дж)

= -79,0 Дж

Из вышеприведенного наблюдения мы заключаем, что внутренняя энергия системы будет -79.0 Дж.

Задача 2: 1 моль идеального одноатомного газа при 27 ° C адиабатически расширяется при постоянном внешнем давлении 1,5 атм из объема 4 дм ³ до 16 дм ³ .

Рассчитайте (i) q (ii) w и (iii) ΔU

Решение: — (i) Поскольку процесс адиабатический q = 0

(ii) Когда газ расширяется против постоянного внешнего давления.

Вт = –PΔV = –1.6 (В ₂ –В ₁ )

= –1,5 (16–4) = –18 атм дм ³

(iii) ΔU = q + w = ​​0 + (–18) = –18 атм дм ³

Задача 3:

Термометр массой 0,055 кг и теплоемкостью 46,1 Дж / К показывает 15,0 ° C. Затем он полностью погружается в 0,300 кг воды, и он достигает той же конечной температуры, что и вода. Если термометр показывает 44.4 ° C, какой была температура воды до введения термометра без учета других тепловых потерь?

Концепция : —

В соответствии с законом сохранения энергии для термодинамической системы, в которой внутренняя энергия является единственным типом энергии, который может иметь система, закон сохранения энергии может быть выражен как

Q + W = Δ E _{внутренний}

Здесь Q — энергия, передаваемая между системой и ее окружающей средой, W — работа, совершаемая системой или ею, а Δ E _int — изменение внутренней энергии системы.

Теплоемкость C тела как отношение количества тепловой энергии Q , переданной телу в любом процессе, к соответствующему изменению температуры Δ T .

C = Q / Δ T

Итак, Q = C Δ T

Теплоемкость на единицу массы тела, называемая удельной теплоемкостью или обычно просто удельной теплоемкостью, является характеристикой материала, из которого состоит тело.

c = C / м

= Q / м Δ T

Итак, Q = см Δ T

Решение: —

Теплопередача для воды Q _w is,

Q _w = м _w c _w ( T _f — T _i )

Здесь масса воды м _w , удельная теплоемкость воды c _w , конечная температура T _f и начальная температура T _i .

Теплопередача для термометра Q _t составляет

Q _т = C _т Δ T _т

Здесь теплоемкость термометра составляет C _t и Δ T _t — разница температур.

Поскольку внутренняя энергия системы равна нулю и работа не выполняется, замените Δ E _int = 0 и W = 0 в уравнении Q + W = Δ E _{внутренний} ,

Q + W = Δ E _{внутренний}

Q + 0 = 0

Итак, Q = 0

Или, Q _w + Q _t = 0

м _w c _w ( T _f — T _i ) + C _t Δ T _t = 0

Итак, T _i = ( m _w c _w T _f + C _t Δ T _t ) / m _w c _w

Здесь Δ T _t = 44.4 ^° С — 15,0 ^° С

= 29,4 ^° С

Чтобы получить температуру воды перед введением T _i термометра, замените 0,3 кг на м _w , 4190 Дж / кг.м на c _w , 44,4 ^° C для T _f , 46,1 Дж / K для C _t и 29,4 ^° C для Δ T _t в уравнении T _i = ( m _w c _w T _f + C _t Δ T _t ) / m _w c _w,

T _i = ( м _w c _w T _f + C _t Δ T _t ) / m _w c _w

= [(0.3 кг) (4190 Дж / кг.м) (44,4 ^° C) + (46,1 Дж / К) (29,4 ^° C)] / [(0,3 кг) (4190 Дж / кг.м)]

= 45,5 ^° С

Из приведенного выше наблюдения мы заключаем, что температура воды перед введением термометра составляла 45,5 ^° ° C.

Задача 4: —

Воздух, занимающий 0,142 м ³ при манометрическом давлении 103 кПа, изотермически расширяется до нулевого манометрического давления, а затем охлаждается при постоянном давлении, пока не достигнет своего начального объема.Посчитайте проделанную работу на газе.

Концепция : —

В изотермическом процессе проделанная работа W ₁ определяется как,

Вт ₁ = — nRT ln V ₂ / V ₁

Согласно уравнению идеального газа, p ₁ V ₁ = p ₂ V ₂ = nRT , таким образом,

Вт ₁ = — nRT ln V ₂ / V ₁

= — p ₁ V ₁ ln p ₁ / p ₂

Здесь n — количество молей, R — газовая постоянная, T — температура, V ₁ — начальный объем, V ₂ — конечный объем, p ₁ — начальное давление, а p ₂ — конечное давление.

Проделанная работа Вт ₂ при постоянном давлении,

Вт ₂ = — p ₂ Δ V

= — p ₂ ( V ₁ — V ₂ ) (Поскольку, Δ V = V ₁ — V ₂ )

= — p ₂ V ₁ (1- p ₁ / p ₂ )

= В ₁ ( p ₁ — p ₂ )

Решение: —

Общая проделанная работа W на газе будет равна сумме проделанной работы W ₁ в результате изотермического процесса и проделанной работы W ₂ при постоянном давлении во время охлаждения.

Итак, Вт = Вт ₁ + Вт ₂

= (- p ₁ V ₁ ln p ₁ / p ₂ ) + ( V ₁ ( p ₁ — p ₂ ))

Для выяснения проделанной работы Вт на газе заменить 204 × 10 ³ Па на p ₁ , 0.142 м ³ для V ₁ , 101 × 10 ³ Па для p ₂ в уравнении W = (- p ₁ V ₁ ln p ₁ / p ₂ ) + ( V ₁ ( p ₁ — p ₂ )),

W = (- p ₁ V ₁ ln p ₁ / p ₂ ) + ( V ₁ ( p ₁ — п ₂ ))

= [- (204 × 10 ³ Па) (0.142 м ³ ) ln (204 × 10 ³ Па) / (101 × 10 ³ Па)] + [(0,142 м ³ ) ((204 × 10 ³ Па) — (101 × 10 ³ Па))]

= -5,74 × 10 ³ Па. М ³

= (-5,74 × 10 ³ Па · м ³ ) (1 Дж / 1 Па · м ³ )

= -5,74 × 10 ³ Дж

Из приведенного выше наблюдения мы заключаем, что проделанная работа W на газе будет -5.74 × 10 ³ Дж.

Задача 5: —

Рассчитайте работу, совершаемую внешним агентом при сжатии 1,12 моля кислорода из объема 22,4 л и давления 1,32 атм до 15,3 л при той же температуре.

Концепция: —

В изотермическом процессе работа, выполняемая внешним агентом по сжатию газа от его начального объема ( V _i = V ₁ ) до его конечного объема ( V _f = V ₂ ) есть,

Вт = — nRT ln V _f / V _i

= — nRT ln V ₂ / V ₁ …… (1)

В соответствии с уравнением идеального газа,

PV = nRT …… (2)

Здесь P — давление газа, V — объем газа, n — количество молей, r — газовая постоянная и T — температура газа.

При постоянной температуре, если газ сжимается от своего начального давления P ₁ , начальный объем В ₁ до конечного давления P ₂ , конечный объем В ₂ , затем

P ₁ V ₁ = P ₂ V ₂ = nRT …… (3)

Чтобы найти работу W в терминах P ₁ и V ₁ , замените P ₁ V ₁ на nRT в уравнении W = — nRT ln В ₂ / В ₁ ,

W = — nRT ln V ₂ / V ₁

= — P ₁ V ₁ ln V ₂ / V ₁

Решение: —

Чтобы работа была выполнена, замените 1.32 атм для давления P ₁ , 22,4 л для начального объема V ₁ и 15,3 л для начального объема V ₂ в уравнении W = — P ₁ V ₁ ln V ₂ / V ₁ ,

W = — P ₁ V ₁ ln V ₂ / V ₁

= — (1.32 атм) (1,01 × 10 ⁵ Па / 1 атм) (22,4 л) (10 ^-3 м ³ /1 л) ln ((15,3 л) (10 ^-3 м ³ / 1 л) /(22,4 л) (10 ^-3 м ³ /1 л))

= 1,14 × 10 ³ Па. М ³

= (1,14 × 10 ³ Па. М ³ ) (1 Дж / 1 Па. М ³ )

= 1,14 × 10 ³ Дж

Из вышеприведенного наблюдения мы заключаем, что работа, выполняемая внешним агентом при сжатии молекулы кислорода, будет равна 1.14 × 10 ³ Дж.

Задача 6: —

Образец газа расширяется от 1,0 до 5,0 м ³ , а его давление снижается с 15 до 5,0 Па. Сколько работы выполняется с газом, если его давление изменяется с объемом в соответствии с каждым из трех процессов, показанных в pV Диаграмма на рисунке ниже.

Концепция: —

Работа — это функция пути. Таким образом, работа с газом зависит от пути.Область под диаграммой pv показывает работу, проделанную с газом между начальным состоянием и и конечным состоянием f .

Выполненная работа Вт определяется как,

Вт = — pdV

Здесь p — давление, а dV — изменение объема.

Решение: —

(a) В процессе 1 проделанная работа W ₁ будет равна нулю для вертикального пути.

Так Вт ₁ = 0 Дж

Проделанная работа присутствует только в горизонтальном направлении.

Таким образом, проделанная работа Вт ₂ для горизонтального пути составит,

Вт ₂ = — pdV (отрицательный знак из-за того, что на газе ведутся работы

= — (15 Па) (4 м ³ )

= -60 Па · м ³

= (-60 Па.м ³ ) (1 Дж / 1 Па · м ³ )

= -60 Дж

Следовательно, нетто проделано Вт на газу будет,

Вт = Вт ₁ + Вт ₂

= 0 Дж + (- 60 Дж)

= -60 Дж

Из приведенного выше наблюдения мы заключаем, что чистая работа, выполненная на газе, будет -60 Дж.

(b) Для процесса 2 выполненная работа отрицательна по отношению к площади под кривой.

Таким образом, площадь A под кривой для процесса 2 будет,

A = ½ (15 Па + 5 Па) (4 м ³ )

= 40 Па · м ³

= (40 Па · м ³ ) (1 Дж / 1 Па · м ³ )

= 40 Дж

Что касается процесса 2, то выполненная работа отрицательна для площади под кривой; следовательно, чистая работа на газе будет -40 Дж.

(c) В процессе 3 проделанная работа W ₃ будет равна нулю для вертикального пути.

Так Вт ₃ = 0 Дж

Проделанная работа присутствует только в горизонтальном направлении.

Таким образом, проделанная работа Вт ₄ для горизонтального пути составит,

Вт ₄ = — pdV (отрицательный знак из-за того, что на газе ведутся работы)

= — (5 Па) (4 м ³ )

= -20 Па.м ³

= (-20 Па · м ³ ) (1 Дж / 1 Па · м ³ )

= -20 Дж

Следовательно, нетто проделано Вт на газу будет,

Вт = Вт ₃ + Вт ₄

= 0 Дж + (- 20 Дж)

= -20 Дж

Из вышеприведенного наблюдения мы заключаем, что чистая работа, проделанная с газом, составит -20 Дж.

Связанные ресурсы: Вы можете сослаться на некоторые из связанных ресурсов, перечисленных ниже:

.

Physics4Kids.com: Термодинамика и тепло: законы термодинамики

Термодинамическая система — это система, в которой взаимодействует с , а обменивается энергией с областью вокруг нее. Обмен и передача должны происходить как минимум двумя способами. По крайней мере, одним из способов должна быть передача тепла. Если термодинамическая система находится «в равновесии », она не может изменить свое состояние или статус без взаимодействия с окружающей средой. Проще говоря, если вы находитесь в равновесии, вы «счастливая система», просто заботясь о своем собственном бизнесе.Вы действительно ничего не можете сделать. Если вы это сделаете, вам придется взаимодействовать с окружающим миром. Нашей отправной точкой будет нулевой закон термодинамики. Мы не совсем уверены, почему этот закон нулевой. Мы думаем, что у ученых были «первое» и «второе» в течение долгого времени, но это новое было настолько важно, что должно появиться раньше других. И вуаля! Закон номер ноль! Вот что в нем говорится: когда две системы находятся в равновесии с третьей системой, они также находятся в тепловом равновесии друг с другом.

По-английски: системы «Один» и «Два» находятся в равновесии с «Три».«Это означает, что каждый из них имеет такое же энергосодержание, что и« Три ». Но если ЭТО верно, то все значения, найденные в« Три », соответствуют значениям в« Один »и« Два ». Тогда очевидно, что значения «Один» и «Два» ТАКЖЕ должны совпадать. Это означает, что «Один» и «Два» должны быть в равновесии друг с другом.

Первый закон термодинамики немного проще. Первый закон гласит, что когда в систему добавляется тепло, часть этой энергии остается в системе, а часть покидает систему. Уходящая энергия воздействует на область вокруг нее.Энергия, остающаяся в системе, увеличивает внутреннюю энергию системы.

По-английски: у вас есть горшок с водой комнатной температуры. Вы добавляете тепла системе. Во-первых, температура и энергия воды повышаются. Во-вторых, система выделяет некоторую энергию и воздействует на окружающую среду (возможно, нагревая воздух вокруг воды, заставляя воздух подниматься).

Большой финиш! Второй закон термодинамики объясняет, что невозможно иметь циклический (повторяющийся) процесс, который полностью превращает тепло в работу.Также невозможно иметь процесс, который передает тепло от холодных предметов к теплым, без использования работы.

По-английски: первая часть закона гласит, что никакая реакция не эффективна на 100%. Некоторое количество энергии в реакции всегда теряется на тепло. Кроме того, система не может преобразовать всю свою энергию в рабочую.

Вторая часть закона более очевидна. Холодное тело не может нагреть теплое. Тепло естественно хочет перетекать из более теплых мест в более прохладные. Тепло хочет течь и распространяться в области с меньшим количеством тепла.Если тепло будет перемещаться из более прохладных в более теплые области, это идет вразрез с тем, что «естественно», поэтому системе необходимо поработать, чтобы это произошло.

Или выполните поиск на сайтах по определенной теме.
.

вопросов с множественным выбором по термодинамике

0 из 20 завершенных вопросов

Вопросы:

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5
6. 6
7. 7
8. 8
9. 9
10. 10
11. 11
12. 12
13. 13
14. 14
15. 15
16. 16
17. 17
18. 18
19. 19
20. 20

Информация

Вы уже прошли тест раньше.Следовательно, вы не можете запустить его снова.

Вы должны войти в систему или зарегистрироваться, чтобы начать викторину.

Вы должны пройти следующую викторину, чтобы начать эту викторину:

0 из 20 вопросов ответил правильно

Ваше время:

Прошло времени

Вы набрали 0 из 0 баллов, (0)

Средний балл
Ваша оценка

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5
6. 6
7. 7
8. 8
9. 9
10. 10
11. 11
12. 12
13. 13
14. 14
15. 15
16. 16
17. 17
18. 18
19. 19
20. 20

.