ID: 00025792
Аргон помещают в открытый сверху сосуд под лёгкий подвижный поршень и начинают охлаждать. Давление воздуха, окружающего сосуд, равно 10 5 Па. Начальный объём газа 9 л , начальная температура 450 К. Масса газа в сосуде остаётся неизменной. Трением между поршнем и стенками сосуда пренебречь.
Установите соответствие между физическими величинами, характеризующими аргон, и формулами, выражающими их зависимость от абсолютной температуры T газа в условиях данной задачи.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ФОРМУЛЫ А) объём газа V( T ) Б) внутренняя энергия газа U( T )
1) aT, a=2\cdot 10^{-5} \dfrac{\text{м}^{3}}{\text{К}}
2) \dfrac{b}{T} ,b=4050\text{м}^{3} \cdot \text{К}
3) сT, c=20\dfrac{\text{Дж}}{\text{К}}
4) dT, d=3\dfrac{\text{Дж}}{\text{К}} А Б 1 2 3 4 1 2 3 4
Источник: ФИПИ
Аргон находится в открытом сверху сосуде под лёгким подвижным поршнем без трения — вес поршня пренебрежимо мал, поэтому давление газа под ним равно атмосферному давлению снаружи p_0=10^5 Па и не меняется при охлаждении.
Раз давление постоянно, это изобарный процесс. Начальные условия: V_0=9 л =0{,}009\ \text{м}^3, T_0=450 К.
Объём при изобарном процессе пропорционален температуре: V=\dfrac{V_0}{T_0}T=\dfrac{0{,}009}{450}T=2\cdot10^{-5}\,T — это в точности формула 1) из списка, aT с a=2\cdot10^{-5}\ \text{м}^3/\text{К}.
Чтобы найти внутреннюю энергию, сначала определим количество вещества аргона: \nu=\dfrac{p_0V_0}{RT_0}=\dfrac{10^5\cdot 0{,}009}{8{,}31\cdot 450}\approx 0{,}241 моль. Тогда U=\dfrac{3}{2}\nu RT=1{,}5\cdot0{,}241\cdot8{,}31\cdot T\approx3\,T — это формула 4) из списка, dT с d=3\ \text{Дж/К}.
Итого: А (объём V(T)) — формула 1, Б (внутренняя энергия U(T)) — формула 4.