ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер p276.9: Молекулярная физика. Тепловые явления
Физика — Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.; под редакцией Парфентьевой Н.А.
Никита Ершов, методист по физике Шпаргача обновлено 11 сентября 2026
Условие
Водород объёмом 1 м³находится при 0 °C в цилиндре с легко скользящим поршнем массой 1 т и площадью сечения 0,5 м². Атмосферное давление 97,3 кПа. Найти количество теплоты, нужное для нагрева водорода до 300 °C, и изменение его внутренней энергии.
Номер как в учебнике. Условие — полный пересказ редакции: те же пункты, числа и факты, не цитата из книги.
Пошаговое решение
План решения
Процесс нагрева газа в цилиндре с подвижным поршнем является изобарическим, так как давление внутри цилиндра постоянно и определяется суммой атмосферного давления и давления, создаваемого весом поршня. Нам необходимо найти количество теплоты Q, переданное газу, и изменение его внутренней энергии ΔU. Для этого сначала вычислим работу расширения газа A, а затем воспользуемся первым началом термодинамики. Также нужно определить количество вещества водорода, используя уравнение Менделеева–Клапейрона.
Вычисления
1. Определим постоянное давление газа p. Давление складывается из атмосферного давления p0 и давления столба поршня: p=p0+mg/S Подставим данные: m=1000 кг, g≈9.8 м/с 2, S=0.5 м², p0=97300 Па. p=97300+1000·9.8/0.5=97300+19600=116900 Па 2. Найдем количество вещества водорода ν. Водород (H2) — двухатомный газ. Молярная масса M=2·10-3 кг/моль. Начальные параметры: V1=1 м³, T1=273 К (0 °C). Используем уравнение состояния идеального газа: pV1=νRT1⇒ν=pV1/RT1 ν=116900·1/8.31·273≈116900/2268.63≈51.53 моль 3. Рассчитаем работу расширения газа A при изобарном процессе. Конечная температура T2=300+273=573 К. A=p(V2-V1)=νR(T2-T1) A=51.53·8.31·(573-273)=51.53·8.31·300≈128600 Дж (Более точный расчет через исходные данные: A=pV1T2-T1/T1=116900·1·300/273≈128498 Дж. Округлим до 1.28·105 Дж).
4. Найдем изменение внутренней энергии ΔU. Для двухатомного идеального газа внутренняя энергия зависит только от температуры: ΔU=i/2νRΔT Где i=5 для двухатомной молекулы. ΔU=5/2νR(T2-T1)=5/2A ΔU=2.5·128498≈321245 Дж ≈3.21·105 Дж 5. Найдем количество теплоты Q. По первому началу термодинамики: Q=ΔU+A Q=321245+128498=449743 Дж ≈4.50·105 Дж Либо через теплоемкость при постоянном давлении Cp=7/2R: Q=νCpΔT=7/2νRΔT=7/2A=3.5·128498≈449743 ДжПроверка и ответ
Проверим размерности и логику. Работа положительна, так как газ расширяется при нагреве. Внутренняя энергия растет, так как температура повышается. Количество теплоты больше работы, что верно для изобарного процесса (часть энергии идет на совершение работы, часть — на увеличение внутренней энергии). Соотношение Q/A=3.5 соответствует коэффициенту Cp/Cv для двухатомного газа? Нет, Q=ΔU+A=2.5A+A=3.5A. Все сходится.
Ответ: Количество теплоты Q≈450 кДж, изменение внутренней энергии ΔU≈321 кДж.
Q ≈ 450 кДж
ΔU ≈ 321 кДж
Задача решается как изобарный процесс. Давление считается как сумма атмосферного и давления поршня. Водород рассматривается как идеальный двухатомный газ (i=5). Использовано g=9.8 м/с^2.
Как решение?
Двойная оценка: понятность и подробность. Можно выбрать одно или оба.
У вас другое условие?
Загрузите фото — учтём ваши числа и редакцию.
Частые вопросы
Это точный номер p276.9 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 p276.9?
Краткий ответ: Q ≈ 450 кДж ΔU ≈ 321 кДж.
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: Молекулярная физика. Тепловые явления.
Можно ли списать ответ без решения?
Лучше сначала решить самостоятельно, а разбор использовать для проверки хода и поиска ошибки.