сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 0 № 2455
i

Го­ри­зон­таль­но рас­по­ло­жен­ный за­кры­тый с обеих сто­рон ци­линдр раз­де­лен порш­нем на 2 рав­ные части. Пор­шень может сво­бод­но (без тре­ния) пе­ре­ме­щать­ся. В пер­во­на­чаль­ном со­сто­я­нии в обеих ча­стях ци­лин­дра на­хо­ди­лось по од­но­му молю од­но­атом­но­го иде­аль­но­го газа при оди­на­ко­вой тем­пе­ра­ту­ре Т0. Раз­де­ля­ю­щий пор­шень может про­во­дить тепло, при­чем теп­ло­вой поток через него ли­ней­но за­ви­сит от раз­но­сти тем­пе­ра­тур его сте­нок: q_12=a левая круг­лая скоб­ка T_1 минус T_2 пра­вая круг­лая скоб­ка . Одну часть ци­лин­дра на­чи­на­ют на­гре­вать, при этом газ по­лу­ча­ет тепло со ско­ро­стью q1, а через время τ с такой же ско­ро­стью на­чи­на­ют от­би­рать тепло от газа из дру­гой части ци­лин­дра. Опре­де­ли­те ко­эф­фи­ци­ент теп­ло­про­вод­но­сти a, если из­вест­но, что в ста­ци­о­нар­ном со­сто­я­нии (при t > τ) от­но­ше­ние объ­е­мов раз­ных ча­стей ци­лин­дра равно n  =  2.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Ре­ше­ние. При­ме­ним пер­вое на­ча­ло тер­мо­ди­на­ми­ки ко всей си­сте­ме:

 q \tau=\Delta U=C_V левая круг­лая скоб­ка T_1 минус T_0 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс C_V левая круг­лая скоб­ка T_2 минус T_0 пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби R T левая круг­лая скоб­ка T_2 плюс T_1 минус 2 T_0 пра­вая круг­лая скоб­ка .

(В урав­не­нии учте­но, что для од­но­атом­но­го газа мо­ляр­ная теп­ло­ем­кость при по­сто­ян­ном объ­е­ме равна C_V= левая круг­лая скоб­ка 3 / 2 пра­вая круг­лая скоб­ка R пра­вая круг­лая скоб­ка . За­пи­шем усло­вие ста­ци­о­нар­но­сти си­сте­мы:

 p_1=p_2=p_\text кон , q=q_12= альфа левая круг­лая скоб­ка T_1 минус T_2 пра­вая круг­лая скоб­ка .

В обоих урав­не­ни­ях T1 и T2  — уста­но­вив­ши­е­ся тем­пе­ра­ту­ры газа в на­гре­ва­е­мой и охла­жда­ю­щей ча­стях ци­лин­дра со­от­вет­ствен­но. Решая сов­мест­но урав­не­ния на тем­пе­ра­ту­ры на­хо­дим T1 и T2

 T_1= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби дробь: чис­ли­тель: q \tau, зна­ме­на­тель: R конец дроби плюс T_0 плюс дробь: чис­ли­тель: q, зна­ме­на­тель: 2 альфа конец дроби , \quad T_2= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби дробь: чис­ли­тель: q \tau, зна­ме­на­тель: R конец дроби плюс T_0 минус дробь: чис­ли­тель: q, зна­ме­на­тель: 2 альфа конец дроби .

Ис­поль­зуя урав­не­ния со­сто­я­ния для обеих ча­стей ци­лин­дра в ста­ци­о­нар­ном со­сто­я­нии p_k левая круг­лая скоб­ка V_0 плюс \Delta V пра­вая круг­лая скоб­ка =R T_1, p_k левая круг­лая скоб­ка V_0 минус \Delta V пра­вая круг­лая скоб­ка =R T_2, по­лу­ча­ем

 n= дробь: чис­ли­тель: V_0 плюс \Delta V, зна­ме­на­тель: V_0 минус \Delta V конец дроби = дробь: чис­ли­тель: T_1, зна­ме­на­тель: T_2 конец дроби .

Под­став­ляя зна­че­ния для T1 и T2 на­хо­дим ко­эф­фи­ци­ент теп­ло­про­вод­но­сти при n  =  2:

 альфа = дробь: чис­ли­тель: 9qR, зна­ме­на­тель: 2 левая круг­лая скоб­ка q\tau плюс 3RT_0 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби .

Ответ:  альфа = дробь: чис­ли­тель: 9qR, зна­ме­на­тель: 2 левая круг­лая скоб­ка q\tau плюс 3RT_0 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби .

Классификатор: МКТ и тер­мо­ди­на­ми­ка. Пер­вый закон тер­мо­ди­на­ми­ки