ВсОШ 2005, Зонален етап, 9–11 клас — Задача 10.2. Процесс над газом
XXXIX Всероссийская олимпиада школьников по физике. Окружной этап. Теоретический тур
Внимание: Бележка към темата
Скан брошюры: у левого края некоторых страниц (условия 11 класса и решения) обрезаны начальные буквы строк; обрезанные фрагменты восстановлены по смыслу, неочевидные восстановления отмечены квадратными скобками.
Условие
Идеальный одноатомный газ расширяется квазистатически, причем давление и объем газа линейно зависят от времени. Когда температура достигла своего максимального значения , давление и объем газа были равны и соответственно. Каким будет давление и температура в момент времени, когда объем газа достигнет величины .
Отговори
Решение
Будем отсчитывать время с момента, когда температура была максимальна, тогда линейные зависимости и от времени примут вид:
Газ расширяется, поэтому . Чтобы температура могла достичь максимума и начать убывать, необходимо выполнение условия . Из уравнения Менделеева–Клапейрона
Поскольку — парабола и максимум достигается при , то
Из условия находим
где — время, когда . Искомое давление
Искомая температура
Справочные данные
| Величина | Значение |
|---|---|
| Скорость света в вакууме | м/с |
| Постоянная Планка | Дж·с |
| Гравитационная постоянная | Н·м²/кг² |
| Элементарный заряд | Кл |
| Электрическая постоянная | Ф/м |
| Магнитная постоянная | Гн/м |
| Постоянная Стефана-Больцмана | Вт/(м²·К⁴) |
| Масса электрона | кг |
| Атомная единица массы | 1 а.е.м. кг |
| Универсальная газовая постоянная | Дж/(кмоль·К) |
| Постоянная Авогадро | кмоль⁻¹ |
| Постоянная Больцмана | Дж/К |
| Абсолютный нуль температур | °C |
| Ускорение свободного падения (стандартное) | м/с² |
| Атмосферное давление (нормальное) | Па |
| Средняя молярная масса воздуха | кг/кмоль |
| Масса Солнца | кг |
| Радиус Солнца | м |
| Расстояние от Солнца до Земли (среднее), астр. единица | м |
| Масса Земли | кг |
| Радиус Земли (экваториальный) | м |
| Расстояние от Земли до Луны (среднее) | м |
| Масса Луны | кг |
| Радиус Луны (средний) | м |
| Молярная масса воды | кг/кмоль |
| Плотность воды (при 4°C) | 1000 кг/м³ |
| Плотность льда (при 0°C) | 917 кг/м³ |
| Теплоемкость льда | Дж/(кг·°C) |
| Теплота плавления льда | Дж/кг |
| Теплоемкость воды | Дж/(кг·°C) |
| Теплота парообразования воды | Дж/кг |
Оригинал в Архива: ok05T.pdf