Внутренняя энергия, работа в термодинамике, количество теплоты, первый закон термодинамики: ЕГЭ по физике

Тема изучает внутреннюю энергию идеального газа, способы её изменения (работа и теплообмен), количество теплоты и первый закон термодинамики. На ЕГЭ проверяется умение вычислять внутреннюю энергию, работу газа, количество теплоты в изопроцессах, применять первый закон для замкнутых процессов и…

Что нужно знать

• Внутренняя энергия идеального одноатомного газа: U = (3/2)νRT (или U = (3/2)pV). Для двухатомного газа при комнатной температуре U = (5/2)νRT.
• Внутренняя энергия зависит только от температуры и количества вещества (для идеального газа) и не зависит от объёма.
• Работа газа при постоянном давлении: A = pΔV. В общем случае A = ∫p dV (площадь под графиком p(V)).
• Работа внешних сил над газом: A' = –A (если газ расширяется, A > 0, A' < 0).
• Количество теплоты при нагревании/охлаждении: Q = cmΔT = CΔT, где c – удельная теплоёмкость, C – теплоёмкость тела.
• Количество теплоты при плавлении/кристаллизации: Q = ±λm (λ – удельная теплота плавления).

Термины и понятия

• Внутренняя энергия: сумма кинетической энергии хаотического движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия; для идеального газа…
• Работа газа: физическая величина, равная произведению давления на изменение объёма при изобарном процессе (A = pΔV); в общем случае –…
• Количество теплоты: энергия, переданная системе при теплообмене без совершения работы; мера изменения внутренней энергии при теплопередаче.
• Первый закон термодинамики: количество теплоты, переданное системе, расходуется на изменение её внутренней энергии и на совершение системой…
• Изопроцесс: термодинамический процесс, протекающий при постоянном одном из макропараметров (T, p или V).
• Адиабатный процесс: процесс без теплообмена с окружающей средой (Q = 0).
• Удельная теплоёмкость: количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг вещества на 1 К.
• Удельная теплота плавления: количество теплоты, необходимое для плавления 1 кг кристаллического вещества при температуре плавления.

Частые ошибки

• Путают работу газа A и работу внешних сил A': в первом законе Q = ΔU + A, где A – работа газа; если используют A', то формула ΔU = Q + A'.
• Забывают, что внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры, и ошибочно считают, что при изотермическом процессе она меняется из-за изменения объёма.
• Неправильно определяют знак работы: при сжатии работа газа отрицательна, при расширении положительна.
• Применяют формулу Q = cmΔT для фазовых переходов (плавление, парообразование), где температура постоянна.

Как пройти тему

В курсе «Физика» тема «Внутренняя энергия, работа в термодинамике, количество теплоты, первый закон термодинамики» занимает 2 занятия по 40 минут: репетитор объясняет материал, задаёт вопросы как на экзамене, разбирает ваши ответы и в конце ставит оценку. Это обзор темы, полный разбор — в занятии. ИИ может ошибаться: проверяйте важное по учебнику. Занятия не заменяют живого репетитора и не гарантируют результат на экзамене.

Другие темы раздела

• Основные положения МКТ, масса и размеры молекул, количество вещества, постоянная Авогадро
• Идеальный газ: основное уравнение МКТ, температура и средняя кинетическая энергия молекул
• Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева — Клапейрона), изопроцессы и их графики
• Насыщенный и ненасыщенный пар, влажность воздуха, кипение
• Строение и свойства жидкостей и твёрдых тел, поверхностное натяжение, кристаллические и аморфные тела
• Тепловые машины, КПД теплового двигателя, цикл Карно

← Предыдущая тема: Строение и свойства жидкостей и твёрдых тел, поверхностное натяжение, кристаллические и аморфные тела
Следующая тема: Тепловые машины, КПД теплового двигателя, цикл Карно

Все темы: ЕГЭ по физике