1) Задача. В тепловой машине один моль идеального одноатомного газа совершает процесс, изображенный на рисунке 1. Этот циклический процесс заменяют на другой, изображенный на рисунке 2, не изменяя ни газ ни его количество. Как в результате изменяются следующие физические величины: предаваемое газу от нагревателя количество теплоты; совершаемая машиной механическая работа; КПД тепловой машины?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения.

Решение: Из геометрических соображений (геометрическая интерпретация интеграла  ) замечаем, что достаточно определить площадь под линией, описывающей состояние 2-3, и сравнить. В первом случае (рисунок1 ):  . Во втором случае (рисунок 2):  . Вывод: передаваемое газу от нагревателя количество теплоты увеличится. Так как механические и геометрические параметры газа не изменяются, то и совершаемая машиной механическая работа не изменится. КПД определим как отношение механической работы машины к потребляемому газом от нагревателя количеству теплоты. КПД – уменьшился.

Ответ: 1 3 2

2) Задача. В вертикальном сосуде под поршнем находятся азот и насыщенный водяной пар, на дне цилиндра имеется вода. Поршень сдвинули вниз, поддерживая температуру содержимого сосуда постоянной. Как в результате изменятся следующие физические величины: парциальное давление водяных паров, парциальное давление азота, концентрация молекул азота. Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения:

Решение: При перемещении поршня вниз, водяной пар частично конденсируется, поэтому при неизменной температуре парциальное давление водяных паров не изменится. Азот сохраняет свое агрегатное состояние – газ. При уменьшении объема и сохранении температуры парциальное давление азота увеличится ( . Следовательно, и концентрация молекул азота увеличится.

Ответ: 3 1 1.

3) Задача. Идеальный газ находится под поршнем. Поршень быстро передвигают, увеличивая занимаемый газом объем. Как при этом изменяются следующие физические величины: среднее расстояние между молекулами газа, внутренняя энергия газа, температура газа? Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения:

Решение: Увеличивается объем газа, соответственно и увеличивается расстояние между молекулами газа. При быстром увеличении объема газа, быстро падает давление. Значит, падает и температура газа, уменьшается внутренняя энергия.

Ответ: 1 2 2.

Литература.