Какой знак будет иметь работа газа при его сжатии расширении в цилиндре

Обновлено: 05.07.2024

1 Урок на основе интерактивного учебника

2 План Работа газа при расширении и сжатии. Работа газа при изобарном расширении и сжатии. Работа внешних сил при сжатии и расширении газа. Работа газа при изопроцессах.

3 Для перехода внутренней энергии тела в механическую работу необходимо преобра- зовать хаотическое движение его молекул в упорядоченное движение другого тела. В ка- честве такого тела целесооб- разно использовать поршень в цилиндре, перемещающий- ся под давлением газа, запол- няющего цилиндр.

4 Сила давления газа совершает работу при его расши- рении за счет изменения внутренней энергии газа. Вычислим работу, совершаемую силой давления F газа при его расширении от начального объема V 1 до конечного V 2. Будем считать, что поршень, площадь поперечного сечения которого S, перемещается на высоту h и что сила давления газа остается постоянной в процессе перемещения. h S V2V2 V1V1

5 Работа силы давления газа при таком пере- мещении по определению равна: А = F h cos 0 Так как среднее давление газа, изменение его объемаV=V 2 -V 1 = S h, то выражение для работы газа можно предста- вить в виде А = p V Умножим и разделим правую часть формулы на площадь поршня S. Получаем: А =S h А = S h

6 А = p (V 2 -V 1 ) Работа, совершаемая газом, равна произведению среднего давления газа на изменение его объема:

7 Работа, совершаемая газом при изобарном расширении A = p ( V 2 – V 1 ) Работа газа численно равна площади фигуры под графиком р(V) p р V V1V1 V2V А = S прямоуг-ка

8 При расширении (V>0) газ совершает положи- тельную работу, отдавая энергию окружающим телам. При сжатии (V

9 При расширении работа газа положительна: А = Fhcos0° > 0, так как cos0°=1 > 0 А = p(V 2 - V 1 ) > 0, так как V 2 > V 1 При сжатии работа газа отрицательна: А = Fhcos180°

10 Работа внешних сил при сжатии и расширении газа. Внешние силы при расширении совершают отри- цательную работу: Авн = Fhcos180°

11 Работа газа при изопроцессах. При изохорном процессе (V=0) работа газом не совершается: А = рV=0. p р2р2 V V р1р1 А = S фигуры = 0

12 Работа газа при изопроцессах. При изобарном про- цессе работа газа вы- числяется по формуле А = рV и численно равна площади прямо- угольника под изобарой со сторонами р и (V 2 -V 1 ) p р V V1V1 V2V А = S прямоуг-ка

13 При изотермическом расширении газа его давление изменяется по гиперболическому закону. Работа газа численно равна площади фигуры под изотермой и вычисляется по формуле: p 0 р1р1 р2р2 V1V1 V2V2 V 1 2.

14 Работа, совершаемая газом в процессе его расширения (или сжатия) при любом термодинамическом процессе, численно равна площади под кривой, изображающей изменение состояния газа на диаграмме р, V. p р2р2 V V р1р1 p р V V1V1 V2V А = S прямоуг-ка p 0 р1р1 р2р2 V1V1 V2V2 V 1 2

15 Вопросы для проверки усвоения нового материала: Как можно преобразовать хаотическое движение молекул газа в направленное движение макроскопического тела? Ответ. Ответ. От каких величин зависит работа, совершаемая силой давления газа? Ответ. Ответ. Какую по знаку работу совершает газ при сжатии и расширении? Ответ. Ответ.

16 Вопросы для проверки усвоения нового материала: Газ, занимающий объём V 1 и имеющий давление р 1, расширяется до объёма V 2 один раз изобарно, а другой – изотермически. В каком случае работа расширения газа больше? Обоснуйте ответ графически. Ответ. Ответ. Какое геометрическое истолкование можно дать работе на диаграмме р, V? Ответ.

17 Решите задачу: Определите работу газа, совершаемую гелием при переходе из состояния 1 в состояние 6. Ответ. Ответ. 0,1 0,3 0,5 V, м Р, кПа

18 Как можно преобразовать хаотическое движение молекул газа в направленное движение макроскопического тела? Для этого можно использовать цилиндр с поршнем. Газ, заполняющий цилиндр, при нагревании начнет расширяться и двигать поршень. Таким образом внутренняя энергия газа будет превращена в механическую энергию поршня.

19 Как можно преобразовать хаотическое движение молекул газа в направленное движение макроскопического тела? Работа газа при расширении (или сжатии) зависит от: среднего значения давления газа р от изменения объема газа V.

20 Какую по знаку работу совершает газ при сжатии и расширении? При сжатии газ совершает отрицательную работу, так какV 0.

21 Какое геометрическое истолкование можно дать работе на диаграмме р, V? Работа газа численно равна площади фигуры под кривой, изображающей изменение состояния газа на диаграмме р, V.

22 Газ, занимающий объём V 1 и имеющий давление р 1, расширяется до объёма V 2 один раз изобарно, а другой – изотермически. В каком случае работа расширения газа больше? Обоснуйте ответ графически. p р V V1V1 V2V р1р1 р2р2 V1V1 V2V2 V 1 2 Р1Р1 p Работа газа больше при изобарном расшире- нии, так как в этом случае площадь фигуры под графиком р(V) больше.

23 Определите работу газа, совершаемую гелием при переходе из состояния 1 в состояние 6. 0,1 0,3 0,5 V, м Р, кПа Работа газа на участке 1-2: А 1-2 =р 1 (V 2 -V 1 )=10 4 (0,2-0,1) = =10 3 (Дж). Работа газа на участке 2-3 равна 0. На участке 3-4: А 3-4 =р 3 (V 4 -V 3 )=3·10 4 (0,4-0,2)=6·10 3 (Дж). Работа газа на участке 4-5 равна 0. Работа на участке 5-6: А 5-6 =р 5 (V 6 -V 5 )=2·10 4 (0,5-0,4)= =2·10 3 (Дж). Решение: Смотри далее.

24 Полная работа гелия при переходе из состояния 1 в состояние 6 равна сумме работ газа на всех участках: А 1-6 = А 1-2 +А 2-3 +А 3-4 +А 4-5 +А 5-6 = 10 3 Дж ·10 3 Дж ·10 3 Дж = 9·10 3 Дж = 9 кДж. Ответ: 9 кДж.

Каковы знаки работы внешних сил при расширении и сжатии газа?

Работа при изотермическом расширении газа.

Сравнивая площади фигур под участками изотермы и изобары (рис.

109), можно сделать вывод, что расширение газа от объемаV1до объемаV2при одинаковом начальном значении давления газа сопровождается в случае изобарного расширения совершением большей работы.

Работа при сжатии газа.

При расширении газа направление вектора силы давления газа совпадает с направлением вектора перемещения, поэтому работаA', совершенная газом, положительна (A'> ; 0), а работаАвнешних сил отрицательна : A = - A'< ; 0.

При сжатии газа направление вектора внешней силы совпадает с направлением перемещения, поэтому работаАвнешних сил положительна (A> ; 0), а работаA', совершенная газом, отрицательна (A'< ; 0).

При изотермическом сжатии газ передал окружающим телам теплоту 800 Дж?

При изотермическом сжатии газ передал окружающим телам теплоту 800 Дж.

Какую работу совершил газ?

Какую работу совершили внешние силы?

При изотермическом сжатии газ передал окружающим телам 800 Дж теплоты?

При изотермическом сжатии газ передал окружающим телам 800 Дж теплоты.

Какую работу совершил газ?

Какую работу совершили внешние силы?

Опредилите работу газа при его расширении?

Опредилите работу газа при его расширении.

Какими макроскопическими параметрами определяется работа газа?

Какую по знаку работу совершает газ при расширении?

5) почему давление газа увеличивается при сжатии и уменьшается при расширении?

Какая физическая величина является мерой изменения внутренней энергии при теплопередаче?

Объясните почему при теплопередаче и совершение работы изменяется внутренняя энергия тела?

Как вычислить работу совершаемую силой давления газа при его расширении(сжатии)?

Как соотносятся между собой работа силы давления газа и работу которую совершают внешние силы над газом?

Почему давление газа увеличивается при сжатии и уменьшается при расширении?

Почему давление газа увеличивается при сжатии и уменьшается при расширении.

Какой процесс произошел при сжатии идеального газа если работа совершаемая внешними силами над ним, равна изменению внутренней энергии газаа) изотермический б) адиабатный в) изобарный г) изохорный?

Какой процесс произошел при сжатии идеального газа если работа совершаемая внешними силами над ним, равна изменению внутренней энергии газа

а) изотермический б) адиабатный в) изобарный г) изохорный.

Какую работу совершали внешние силы над идеальным газом при его изотермическом сжатии если при этом от газа отведено 600 дж теплоты?

Какую работу совершали внешние силы над идеальным газом при его изотермическом сжатии если при этом от газа отведено 600 дж теплоты.

При каком процессе работа газа отрицательна?

1. изобарное расширение

Вы находитесь на странице вопроса Каковы знаки работы внешних сил при расширении и сжатии газа? из категории Физика. Уровень сложности вопроса рассчитан на учащихся 10 - 11 классов. На странице можно узнать правильный ответ, сверить его со своим вариантом и обсудить возможные версии с другими пользователями сайта посредством обратной связи. Если ответ вызывает сомнения или покажется вам неполным, для проверки найдите ответы на аналогичные вопросы по теме в этой же категории, или создайте новый вопрос, используя ключевые слова: введите вопрос в поисковую строку, нажав кнопку в верхней части страницы.

Рычаг, блок, ворот, колба, вещество, опора, плечо, наклонная плоскость, артазианский колодец, барометр, динномометр.

Переведём скорости в метры в секунду : V1 = 36 км / ч = 36 000 м / 3600 с = 10 м / с V2 = 18 км / ч = 18000 м / 3600 с = 5 м / с Теперь вспомним формулы для перемещения и скорости при равнозамедленном движении : V(t) = V0 - a * t S(t) = V0 * t - a * ..

Дано m = 3 т = 3000 кг S = 15 м ^ 2 P - ? Решение P = F / S ; F = mg = 3000 кг * 10 м / с ^ 2 = 30000 Н = 30 клН P = 30000 н / 15 м ^ 2 = 2000 Па = 2 клПа Ответ ; P = 2 клПа.

P = F / S = mg / S P = .

Если тело движется, значит имеет кинетическую энергию. Если тело не движется, но есть силы, которые пытаются его двинуть, то тело приобретает потенциальную энергию. А когда самолет начинает взлетать, отталкиваясь от земли, он приобретает потенциаль..

Так как наружная часть колокола соединяется с водой, образуя сообщающиеся сосуды, то при погружении плотность и давление воздуха в нем увеличиваются.

Держи решение в файле.

Q = cmt C = 4200 Q1 * 10 * 4200 = 42000дж и новерное всё.

T = 10 c ускорение : a = (v - v₀) / t ; v₀ = 5 м / с a = (24 - 5) / 10 = 19 / 10 = 1, 9 м / с ; v = 24 м / с Ответ : а = 1, 9 м / с. __________ a - .

Внутренняя энергия тела может изменяться, если действующие на него внешние силы совершают работу (положительную или отрицательную). Например, если газ подвергается сжатию в цилиндре под поршнем, то внешние силы совершают над газом некоторую положительную работу . В то же время силы давления, действующие со стороны газа на поршень, совершают работу . Если объем газа изменился на малую величину , то газ совершает работу , где – давление газа, – площадь поршня, – его перемещение.

При расширении работа, совершаемая газом, положительна, при сжатии – отрицательна. В общем случае при переходе из некоторого начального состояния (1) в конечное состояние (2) работа газа выражается формулой: или в пределе при :

В изохорном процессе () газ работы не совершает,

В изобарном процессе () работа, совершаемая газом, выражается соотношением:

В изотермическом процессе температура газа не изменяется, следовательно, не изменяется и внутренняя энергия газа, .

Первый закон термодинамики для изотермического процесса выражается соотношением .

Количество теплоты , полученной газом в процессе изотермического расширения, превращается в работу над внешними телами. При изотермическом сжатии работа внешних сил, произведенная над газом, превращается в тепло, которое передается окружающим телам.

Наряду с изохорным, изобарным и изотермическим процессами в термодинамике часто рассматриваются процессы, протекающие в отсутствие теплообмена с окружающими телами. Сосуды с теплонепроницаемыми стенками называются адиабатическими оболочками , а процессы расширения или сжатия газа в таких сосудах называются адиабатическими .

Работа газа в адиабатическом процессе выражается через температуры и начального и конечного состояний:

Модель может быть использована в режиме ручного переключения кадров и в режиме автоматической демонстрации ( Фильм ).

Внутренняя энергия идеального газа представляет собой сумму только кинетической энергии всех молекул, а потенциальной энергией взаимодействия можно пренебречь:

U = ∑ E k 0 = N E k 0 = m N A M . · i k T 2 . . = i 2 . . · m M . . R T = i 2 . . ν R T = i 2 . . p V

i — степень свободы. i = 3 для одноатомного (или идеального) газа, i = 5 для двухатомного газа, i = 6 для трехатомного газа и больше.

Изменение внутренней энергии идеального газа в изопроцессах

Δ U = 3 2 . . · m M . . R T = 3 2 . . ν R T = 3 2 . . ν R ( T 2 − T 1 )

Температура при изотермическом процессе — величина постоянная. Так как внутренняя энергия идеального газа постоянной массы в замкнутой системе зависит только от изменения температуры, то она тоже остается постоянной.

Δ U = 3 2 . . ν R ( T 2 − T 1 ) = 3 2 . . ( p V 2 − p V 1 ) = 3 2 . . p Δ V

Δ U = 3 2 . . ν R ( T 2 − T 1 ) = 3 2 . . ( p 2 V − p 1 V ) = 3 2 . . V Δ p

Δ U = 3 2 . . ν R ( T 2 − T 1 ) = 3 2 . . ( p 2 V 2 − p 1 V 1 )

Пример №1. На рисунке показан график циклического процесса, проведенного с идеальным газом. На каком из участков внутренняя энергия газа уменьшалась?

Внутренняя энергия газа меняется только при изменении температуры. Так как она прямо пропорциональная температуре, то уменьшается она тогда, когда уменьшается и температура. Температура падает на участке 3.

Работа идеального газа

Если газ, находящийся под поршнем, нагреть, то, расширяясь, он поднимет поршень, т.е. совершит механическую работу.

Механическая работа вычисляется по формуле:

Перемещение равно разности высот поршня в конечном и начальном положении:

Также известно, что сила равна произведению давления на площадь, на которое это давление оказывается. Учтем, что направление силы и перемещения совпадают. Поэтому косинус будет равен единице. Отсюда работа идеального газа равна произведению давления на площадь поршня:

Работа идеального газа

p — давление газа, S — площадь поршня

Работа, необходимая для поднятия поршня — полезная работа. Она всегда меньше затраченной работы, которая определяется изменением внутренней энергии идеального газа при изобарном расширении:

A ‘ = p ( V 2 − V 1 ) = p Δ V > 0

Внимание! Знак работы определяется только знаком косинуса угла между направлением силы, действующей на поршень, и перемещением этого поршня.

Работа идеального газа при изобарном сжатии:

A ‘ = p ( V 2 − V 1 ) = p Δ V 0

Работа идеального газа при нагревании газа:

A ‘ = ν R Δ T = ν R ( T 2 − T 1 ) = m M . . ν R Δ T

Внимание! В изохорном процессе работа, совершаемая газом, равна нулю, так как работа газа определяется изменением его объема. Если изменения нет, работы тоже нет.

Геометрический смысл работы в термодинамике

В термодинамике для нахождения работы можно вычислить площадь фигуры под графиком в осях (p, V).

Читайте также: