Физика · Пробное ЕНТ

Термодинамика: тест ЕНТ

Проверьте знания по теме «Термодинамика» в формате тематической подготовки к ЕНТ. В тесте 20 вопросов: выберите один ответ и сразу получите объяснение.

20 вопросов4 варианта ответаПроверка сразуОбъясненияБез регистрации

Вопрос 1 из 20Правильных ответов: 0

✓

Тест завершён

Ваш результат по теме «Термодинамика»

0 / 20

Другие тесты по физике

Подготовка к ЕНТ: Термодинамика

Тематический тест помогает проверить не весь курс, а конкретный раздел «Термодинамика». Такой формат удобен для повторения после урока, самостоятельной подготовки и поиска слабых мест.

Как работать с результатом

Не ограничивайтесь итоговым числом правильных ответов. Обратите внимание, какие понятия были перепутаны и почему выбранный вариант показался верным. После объяснения попробуйте своими словами сформулировать правило или физический закон или условие применения формулы.

Повторное прохождение имеет смысл после короткого повторения темы. Цель — понимать связь между физическими величинами, законами и условиями задачи, а не запоминать расположение ответов.

Основы термодинамики

Определите процесс и проследите, куда передаётся энергия

В задачах по термодинамике нужно различать внутреннюю энергию, количество теплоты и работу. Отдельно проверяйте фазовые переходы, тепловой баланс и работу тепловых машин: одна и та же энергия может переходить между различными формами.

01 Определите состояние и процесс Изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный или циклический

02 Найдите энергетические изменения Внутренняя энергия, нагревание или фазовый переход

03 Рассчитайте работу Учитывайте изменение объёма и направление процесса

04 Запишите баланс Первый закон, тепловой баланс или баланс тепловой машины

Первый закон термодинамики

Будем считать работу, совершённую самим газом над внешними телами, положительной.

Q = Δ U + A

Δ U = Q - A

При расширении работа газа положительна. При сжатии работа, совершённая газом, отрицательна, а внешние силы совершают над ним положительную работу.

Внутренняя энергия идеального газа

Внутренняя энергия идеального газа определяется его температурой. Для одноатомного идеального газа используется следующее соотношение.

U = \frac{3}{2} ν R T

Δ U = \frac{3}{2} ν R Δ T

Если начальная и конечная температуры одинаковы, изменение внутренней энергии идеального газа равно нулю независимо от пути перехода.

Работа газа

При постоянном давлении работа определяется давлением и изменением объёма.

A = p (V_{2} - V_{1})

A = ν R Δ T

Второе выражение относится к изобарному процессу идеального газа. На диаграмме давления от объёма работа связана с площадью под графиком процесса.

Нагревание и охлаждение

Если агрегатное состояние вещества не меняется, количество теплоты определяется массой, удельной теплоёмкостью и изменением температуры.

Q = c m Δ T

C = c m

Разность температур в кельвинах численно равна разности температур в градусах Цельсия.

Фазовые переходы

Во время плавления, кристаллизации, кипения и конденсации при постоянном давлении температура чистого вещества в школьной модели остаётся постоянной, а энергия расходуется на изменение агрегатного состояния.

Q_{плавл} = λ m

Q_{парообр} = L m

При кристаллизации и конденсации такое же по модулю количество энергии выделяется.

Уравнение теплового баланса

В теплоизолированной системе энергия, отданная более горячими телами, равна энергии, полученной холодными телами и затраченной на возможные фазовые переходы.

\sum Q_{i} = 0

Перед составлением баланса обязательно определите, произойдёт ли полное плавление, испарение или конденсация. Итоговое состояние нельзя предполагать заранее.

Изопроцессы и первый закон

Изохорный процесс Объём постоянен, работа газа равна нулю, поэтому полученная теплота изменяет внутреннюю энергию.

Изотермический процесс Для идеального газа внутренняя энергия не изменяется, поэтому полученная теплота равна работе газа.

Изобарный процесс Теплота расходуется одновременно на увеличение внутренней энергии и совершение работы.

Адиабатный процесс

В адиабатном процессе теплообмена с окружающей средой нет. При расширении газ совершает работу за счёт уменьшения внутренней энергии, а при сжатии его внутренняя энергия возрастает.

Q = 0

Δ U = - A

Теплоёмкости одноатомного идеального газа

При одинаковом увеличении температуры изобарное нагревание требует больше теплоты, чем изохорное, потому что газ дополнительно совершает работу.

C_{V} = \frac{3}{2} R

C_{p} = \frac{5}{2} R

C_{p} - C_{V} = R

Циклические процессы

После завершения цикла система возвращается в исходное состояние, поэтому её внутренняя энергия принимает первоначальное значение.

Δ U_{цикл} = 0

A_{цикл} = Q_{цикл}

На диаграмме давления от объёма модуль работы за замкнутый цикл равен площади внутри контура. Знак зависит от направления обхода.

Тепловые машины

Полезная работа меньше теплоты, полученной от нагревателя

Тепловой двигатель за цикл получает энергию от нагревателя, часть превращает в работу, а остальную передаёт холодильнику. Для идеальной обратимой машины Карно предельный КПД определяется только абсолютными температурами резервуаров.

A = Q_{1} - Q_{2}

η = \frac{A}{Q_{1}}

η_{Карно} = 1 - \frac{T_{2}}{T_{1}}

Алгоритм

Как решать задачу по термодинамике

Определите этапы процесса

Разделите сложное условие на нагревание, охлаждение, фазовые переходы или отдельные процессы газа.

Для газа найдите изменение внутренней энергии

Определите изменение температуры и только после этого выбирайте формулу для внутренней энергии.

Рассчитайте работу или фазовую теплоту

Учитывайте условия процесса, изменение объёма и возможное изменение агрегатного состояния.

Проверьте общий баланс

Сопоставьте полученную и отданную энергию и убедитесь, что итоговое состояние физически возможно.

Частые ошибки

Что особенно важно не перепутать

Теплота и внутренняя энергия

Количество теплоты характеризует передачу энергии, а внутренняя энергия является функцией состояния системы.

Знак работы

При используемом здесь соглашении расширение даёт положительную работу газа, а сжатие — отрицательную.

Температура во время плавления

Получаемая теплота во время самого фазового перехода не обязательно повышает температуру вещества.

Непроверенное итоговое состояние

В задачах со льдом или паром сначала определите, хватит ли энергии для полного фазового перехода.

Изотермический и адиабатный процессы

В изотермическом процессе идеального газа постоянна температура, а в адиабатном отсутствует теплообмен.

Градусы Цельсия в формуле Карно

Для расчёта предельного КПД температуры нагревателя и холодильника обязательно выражают в кельвинах.