РУҚА
24

Решение: Количество теплоты при нагревании газа

ЕГЭ · Физика · Задание 24 · Молекулярная физика
ПовышеннаяФИПИ30CF4DРазвёрнутое решение≈ 5 минутРазбор в 5 шагов
Условие

Идеальный одноатомный газ в количестве $1\ \text{моль}$ сначала изотермически сжали, а затем изохорно нагрели, повысив его давление в $3$ раза (см. рисунок). Температура газа в состоянии $1$ равна $T_1 = 300\ \text{К}$. Какое количество теплоты получил газ на участке $2$–$3$?

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

5 шагов
1

На участке $1$–$2$ газ сжимают изотермически, поэтому температура газа не изменяется:

$$T_2 = T_1 = 300\ \text{К}$$
2

На участке $2$–$3$ объём постоянен. Для идеального газа при постоянном объёме отношение давления к температуре постоянно. Так как давление увеличилось в $3$ раза, температура также увеличилась в $3$ раза:

$$\frac{T_3}{T_2} = \frac{p_3}{p_2} = 3$$
3

Определим изменение температуры газа:

$$T_3 = 3T_2 = 900\ \text{К},\qquad \Delta T = T_3 - T_2 = 600\ \text{К}$$
4

Для одноатомного идеального газа молярная теплоёмкость при постоянном объёме равна $C_V = \dfrac{3R}{2}$. На изохорном участке работа газа равна нулю, поэтому полученное тепло равно изменению внутренней энергии:

$$Q = \nu C_V\Delta T = 1 \cdot \frac{3R}{2} \cdot 600 = 900R$$

Подставим $R \approx 8{,}31\ \text{Дж}/(\text{моль}\cdot\text{К})$:

$$Q \approx 900 \cdot 8{,}31 \approx 7{,}5 \cdot 10^3\ \text{Дж}$$
Ответ

$Q = 900R \approx 7{,}5 \cdot 10^3\ \text{Дж}$

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Считать, что температура на участке $2$–$3$ увеличилась только на $300\ \text{К}$, забывая, что начальная температура участка равна $T_2 = 300\ \text{К}$.

Использовать теплоёмкость двухатомного газа вместо теплоёмкости одноатомного газа.

Применять формулу для работы газа, хотя на изохорном участке работа равна нулю.

Закрепить приёмВ теме «Молекулярная физика» ещё 217 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 24 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 5 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Молекулярная физика»: в ней 218 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.