10 класс Примеры решения задач по теме «первый закон термодинамики» § 86. Примеры решения задач по теме «первый закон термодинамики»

ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер 86.2: Примеры решения задач по теме «первый закон термодинамики»

Физика — Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.; под редакцией Парфентьевой Н.А.

Вера Лапина, методист по физике Шпаргача обновлено 11 сентября 2026

← 86.1 86.3 →

Условие

В цилиндре с площадью основания S=250 см² находится азот массой m=10 г, сжатый поршнем с грузом массой M=12,5 кг. Газ нагревают от t₁=25 °C до t₂=625 °C. Найти работу расширения A и высоту подъема поршня h. Атмосферное давление p₀=1 атм.

Номер как в учебнике. Условие — полный пересказ редакции: те же пункты, числа и факты, не цитата из книги.

Пошаговое решение

План решения

Процесс нагревания газа в цилиндре под поршнем с грузом протекает при постоянном давлении (изобарный процесс), так как сила тяжести груза и атмосферное давление неизменны. Для нахождения работы расширения A воспользуемся первым началом термодинамики или формулой работы изобарного процесса A=pΔV. Также можно использовать уравнение Менделеева–Клапейрона для связи изменения объема с изменением температуры: pΔV=νRΔT. Высота подъема поршня h связана с изменением объема соотношением ΔV=Sh, откуда h=ΔV/S=A/pS.

Вычисление

1. Определим давление газа p. На поршень действуют сила тяжести груза Mg, сила атмосферного давления p₀S и сила давления газа pS. В состоянии равновесия (или квазистатическом процессе):

pS=p₀S+Mgimpliesp=p₀+Mg/S

Переведем данные в систему СИ:

S=250 см² =250·10^-4 м² =0,025 м²;
m=10 г =0,01 кг;
M=12,5 кг;
t₁=25^°C⇒T₁=273+25=298 К;
t₂=625^°C⇒T₂=273+625=898 К;
ΔT=T₂-T₁=898-298=600 К;
p₀=1 атм ≈101325 Па;
g≈9,8 м/с ²;
Молярная масса азота N₂: μ=28·10^-3 кг/моль;
Количество вещества: ν=m/μ=0,01/0,028≈0,357 моль.

Рассчитаем давление газа:

p=101325+12,5·9,8/0,025=101325+122,5/0,025=101325+4900=106225 Па

2. Найдем работу расширения A. Используем формулу A=νRΔT:

A=0,357·8,31·600≈1780 Дж

(Более точный расчет: ν=10/28=5/14 моль. A=5/14·8,31·600=3000·8,31/14≈1780,7 Дж).

3. Найдем высоту подъема поршня h. Из условия A=pΔV=pSh следует:

h=A/pS h=1780,7/106225·0,025=1780,7/2655,625≈0,67 м

Проверка

Проверим размерности и логику. Работа вычислена через изменение внутренней энергии идеального газа при изобарном процессе (часть теплоты идет на работу). Давление получилось чуть выше атмосферного за счет груза, что корректно. Высота подъема положительна и имеет разумный порядок величины для лабораторного цилиндра. Результаты совпадают с ориентировочным ключом.

Ответ

A ≈ 1780 Дж; h ≈ 0,67 м

В задаче используется изобарный процесс. Важно правильно перевести единицы измерения (см² в м², граммы в кг, Цельсий в Кельвины). Молярная масса азота N₂ равна 28 г/моль. Ускорение свободного падения принято g=9,8 м/с².

Как решение?

Двойная оценка: понятность и подробность. Можно выбрать одно или оба.

Подробность

У вас другое условие?

Загрузите фото — учтём ваши числа и редакцию.

Решить по фото

Частые вопросы

Это точный номер 86.2 из моего учебника?

Номер совпадает с учебником «Физика», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.; под редакцией Парфентьевой Н.А.. Формулировка — пересказ редакции, не дословная цитата. Если в вашей редакции другие числа — загрузите фото.

Какой ответ в задании 86.2?

Краткий ответ: A ≈ 1780 Дж; h ≈ 0,67 м.

Как пользоваться этим разбором?

Сначала прочитайте условие и чертёж, затем шаги решения по порядку и сверьте свой ход с кратким ответом внизу.

Какой учебник имеется в виду?

«Физика», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.; под редакцией Парфентьевой Н.А.. Проверьте часть, год и автора на обложке. Тема в учебнике: § 86. Примеры решения задач по теме «первый закон термодинамики».

Можно ли списать ответ без решения?

Лучше сначала решить самостоятельно, а разбор использовать для проверки хода и поиска ошибки.