|
|
|
|
|
§ 47. Применение первого закона термодинамики к газовым процессам
Расширение газа под поршнемТрением между поршнем и стенкой сосуда можно пренебречьЕсли цилиндрический сосуд с газом расположен вертикально и трением между поршнем и стенками сосуда можно пренебречь, то при медленном нагревании процесс является изобарным. Работа газа Aг = mgh, где m — масса поршня, h — расстояние, на которое поднялся поршень. Используя первый закон термодинамики Q = ΔU + Аг, можно связать перемещение поршня с переданным газу количеством теплоты Q и изменением его внутренней энергии ΔU. Её можно выразить через изменение температуры ΔТ и число молей газа.
Учёт трения между поршнем и стенкой сосудаТипичная ошибка при решении подобных задач состоит в том, что не учитывают силу трения покоя. Дело в том, что при увеличении давления газа под поршнем он не сдвинется с места до тех пор, пока равнодействующая приложенных к нему сил не превысит максимальную силу трения покоя, которую обычно принимают равной силе трения скольжения. Только после этого поршень начнёт двигаться, и газ начнёт расширяться. Рассмотрим пример. Пусть теперь сосуд расположен горизонтально: в таком случае вес поршня не играет роли.
|
18. Одноатомный идеальный газ находится в вертикальном цилиндрическом сосуде под поршнем массой 2 кг. Когда газу передали количество теплоты, равное 10 Дж, поршень поднялся на 5 см, а температура газа увеличилась на 2 К. Трением между поршнем и стенкой сосуда можно пренебречь. Сколько молей газа содержится в сосуде?
|
|