Основы термодинамики: первый закон и КПД — тренажёр
Тренировка по теме «Основы термодинамики: первый закон и КПД»: задачи с меняющимися числами, мгновенная проверка, подсказка и подробный разбор к каждой. Ниже — шпаргалка по теме, разобранные примеры и ответы на частые вопросы.
Тренировка
0/81 Тепловой двигатель получил от нагревателя 1000 Дж и совершил работу 300 Дж. Найди его КПД в процентах.
Выбери ответ и нажми «Проверить». Подсказка рядом — пользоваться не стыдно.
Разбор примеров из тренажёра
13 задач из пула этого тренажёра с полной логикой решения: условие, подсказка, как решать и ответ. В самом тренажёре числа в каждой задаче обновляются от раунда к раунду — принцип решения остаётся тем же.
Пример 1. Тепловой двигатель получил от нагревателя 1000 Дж и совершил работу 600 Дж. Найди его КПД в процентах.
Подсказка. Работу раздели на теплоту и умножь на 100.
Как решать. η = 600 : 1000 · 100 = 6·10%: работу делим на полученную теплоту и умножаем на сто.
Ответ: 60
Пример 2. Газ получил 637 Дж теплоты и совершил работу 403 Дж. На сколько джоулей изменилась его внутренняя энергия?
Подсказка. ΔU = Q − A.
Как решать. ΔU = Q − A = 637 − 403: тепло за вычетом работы газа.
Ответ: 234
Пример 3. Двигатель с КПД 25% совершил полезную работу 600 Дж. Сколько джоулей теплоты он получил от нагревателя?
Подсказка. Работа составляет четверть полученной теплоты.
Как решать. КПД 25% означает, что в работу идёт четвёртая часть теплоты: 600 · 4 = 6·400 Дж.
Ответ: 2400
Пример 4. Тепловой двигатель получил от нагревателя 1000 Дж и совершил работу 200 Дж. Найди его КПД в процентах.
Подсказка. Работу раздели на теплоту и умножь на 100.
Как решать. η = 200 : 1000 · 100 = 2·10%: работу делим на полученную теплоту и умножаем на сто.
Ответ: 20
Пример 5. Газ получил 902 Дж теплоты и совершил работу 479 Дж. На сколько джоулей изменилась его внутренняя энергия?
Подсказка. ΔU = Q − A.
Как решать. ΔU = Q − A = 902 − 479: тепло за вычетом работы газа.
Ответ: 423
Пример 6. Двигатель с КПД 25% совершил полезную работу 300 Дж. Сколько джоулей теплоты он получил от нагревателя?
Подсказка. Работа составляет четверть полученной теплоты.
Как решать. КПД 25% означает, что в работу идёт четвёртая часть теплоты: 300 · 4 = 3·400 Дж.
Ответ: 1200
Пример 7. Тепловой двигатель получил от нагревателя 1000 Дж и совершил работу 500 Дж. Найди его КПД в процентах.
Подсказка. Работу раздели на теплоту и умножь на 100.
Как решать. η = 500 : 1000 · 100 = 5·10%: работу делим на полученную теплоту и умножаем на сто.
Ответ: 50
Пример 8. Газ получил 796 Дж теплоты и совершил работу 253 Дж. На сколько джоулей изменилась его внутренняя энергия?
Подсказка. ΔU = Q − A.
Как решать. ΔU = Q − A = 796 − 253: тепло за вычетом работы газа.
Ответ: 543
Пример 9. Тепловой двигатель получил от нагревателя 1000 Дж и совершил работу 700 Дж. Найди его КПД в процентах.
Подсказка. Работу раздели на теплоту и умножь на 100.
Как решать. η = 700 : 1000 · 100 = 7·10%: работу делим на полученную теплоту и умножаем на сто.
Ответ: 70
Пример 10. Газ получил 933 Дж теплоты и совершил работу 461 Дж. На сколько джоулей изменилась его внутренняя энергия?
Подсказка. ΔU = Q − A.
Как решать. ΔU = Q − A = 933 − 461: тепло за вычетом работы газа.
Ответ: 472
Пример 11. Двигатель с КПД 25% совершил полезную работу 800 Дж. Сколько джоулей теплоты он получил от нагревателя?
Подсказка. Работа составляет четверть полученной теплоты.
Как решать. КПД 25% означает, что в работу идёт четвёртая часть теплоты: 800 · 4 = 8·400 Дж.
Ответ: 3200
Пример 12. Газ получил 993 Дж теплоты и совершил работу 414 Дж. На сколько джоулей изменилась его внутренняя энергия?
Подсказка. ΔU = Q − A.
Как решать. ΔU = Q − A = 993 − 414: тепло за вычетом работы газа.
Ответ: 579
Пример 13. Двигатель с КПД 25% совершил полезную работу 200 Дж. Сколько джоулей теплоты он получил от нагревателя?
Подсказка. Работа составляет четверть полученной теплоты.
Как решать. КПД 25% означает, что в работу идёт четвёртая часть теплоты: 200 · 4 = 2·400 Дж.
Ответ: 800
Вопросы для повторения темы
Контрольные вопросы по «Основы термодинамики: первый закон и КПД» с верными ответами и пояснениями — проверь себя до запуска тренажёра.
Вопрос 1. Газ получил 500 Дж теплоты и совершил работу 200 Дж. Как изменилась его внутренняя энергия?
Ответ: Увеличилась на 300 Дж
Пояснение. ΔU = Q − A = 500 − 200 = 300 Дж: часть тепла ушла на работу, остаток запасли молекулы.
Вопрос 2. КПД двигателя равен 25%. Получив от нагревателя 2000 Дж, сколько джоулей работы он совершит за цикл?
Ответ: 500
Пояснение. A = Q · η/100 = 2000 · 0,25 = 500 Дж.
Вопрос 3. Вечный двигатель можно построить, если полностью убрать трение.
Ответ: Неверно
Пояснение. Первый закон запрещает работу из ничего: двигатель обязан получать энергию извне, трение тут ни при чём.
Вопрос 4. Сопоставь понятие и его смысл.
Пояснение. Каждое понятие описывает один кусочек энергетического баланса цикла.
Вопрос 5. При адиабатном процессе газу не подводят тепло (Q = 0), и он совершил работу 300 Дж. Что стало с его внутренней энергией?
Ответ: Уменьшилась на 300 Дж
Пояснение. ΔU = Q − A = 0 − 300 = −300 Дж: газ работал за счёт энергии своих молекул, поэтому остыл.
Вопрос 6. Двигатель за цикл получает 900 Дж от нагревателя и отдаёт 630 Дж холодильнику. Найди КПД в процентах.
Ответ: 30
Пояснение. A = 900 − 630 = 270 Дж, значит η = 270/900 · 100% = 30%.
Вопрос 7. Куда идёт теплота?
Пояснение. Тело получает теплоту от более горячего и отдаёт более холодному: направление передачи всегда от горячего к холодному.
Вопрос 8. Дополни первый закон термодинамики.
Ответ: теплопередачей → первый
Пояснение. ΔU = Q + A; работа без затрат энергии невозможна, и это следствие первого закона.
Настройте ритм перед экзаменом: задание дня по физике — новое каждый день.