Постоянный магнит падает вертикально сквозь толстое медное кольцо, не касаясь его. Почему ускорение магнита меньше ускорения свободного падения?
Ответ обоснуйте, используя физические законы.
Возможный полный ответ. При изменении магнитного потока через медное кольцо возникает индукционный ток. По правилу Ленца его магнитное поле препятствует изменению потока и, следовательно, движению магнита. На магнит действует направленная вверх магнитная сила, поэтому результирующая сила меньше mg и ускорение меньше g.
Возможный полный ответ. При изменении магнитного потока через медное кольцо возникает индукционный ток. По правилу Ленца его магнитное поле препятствует изменению потока и, следовательно, движению магнита. На магнит действует направленная вверх магнитная сила, поэтому результирующая сила меньше mg и ускорение меньше g.
Металлическая пластина колеблется между полюсами сильного магнита и быстро останавливается. Объясните причину затухания колебаний.
Ответ обоснуйте, используя физические законы.
Возможный полный ответ. При движении пластины в магнитном поле в ней возникают вихревые индукционные токи. По правилу Ленца их магнитное действие препятствует движению пластины. Механическая энергия колебаний превращается во внутреннюю энергию пластины из-за джоулева нагрева.
Возможный полный ответ. При движении пластины в магнитном поле в ней возникают вихревые индукционные токи. По правилу Ленца их магнитное действие препятствует движению пластины. Механическая энергия колебаний превращается во внутреннюю энергию пластины из-за джоулева нагрева.
Рядом с замкнутой катушкой находится вторая катушка, подключённая к источнику через ключ. Почему стрелка гальванометра в первой катушке отклоняется только в моменты замыкания и размыкания ключа?
Ответ обоснуйте, используя физические законы.
Возможный полный ответ. Индукционная ЭДС возникает только при изменении магнитного потока. При замыкании и размыкании ток во второй катушке изменяется, поэтому меняется создаваемое ею магнитное поле и поток через первую катушку. После установления постоянного тока поток перестаёт меняться и индукционный ток исчезает.
Возможный полный ответ. Индукционная ЭДС возникает только при изменении магнитного потока. При замыкании и размыкании ток во второй катушке изменяется, поэтому меняется создаваемое ею магнитное поле и поток через первую катушку. После установления постоянного тока поток перестаёт меняться и индукционный ток исчезает.
Проводящую рамку вытягивают с постоянной скоростью из области однородного магнитного поля. Почему для поддержания скорости необходимо прикладывать внешнюю силу и куда превращается работа этой силы?
Ответ обоснуйте, используя физические законы.
Возможный полный ответ. При выходе рамки магнитный поток через неё уменьшается, возникает индукционный ток. По правилу Ленца сила Ампера препятствует движению рамки. Поэтому внешняя сила совершает положительную работу, которая превращается главным образом во внутреннюю энергию рамки вследствие джоулева нагрева.
Возможный полный ответ. При выходе рамки магнитный поток через неё уменьшается, возникает индукционный ток. По правилу Ленца сила Ампера препятствует движению рамки. Поэтому внешняя сила совершает положительную работу, которая превращается главным образом во внутреннюю энергию рамки вследствие джоулева нагрева.
Замкнутое проводящее кольцо закреплено. К его плоскости северным полюсом быстро приближают постоянный магнит. Объясните, почему на магнит со стороны кольца действует сила, направленная против его движения.
Ответ обоснуйте, используя физические законы.
Возможный полный ответ. При приближении магнита магнитный поток через кольцо возрастает. По правилу Ленца в кольце возникает индукционный ток, магнитное поле которого препятствует увеличению потока. Поэтому ближайшая к магниту сторона кольца создаёт одноимённый полюс и отталкивает магнит. Механическая энергия частично превращается во внутреннюю энергию кольца.
Возможный полный ответ. При приближении магнита магнитный поток через кольцо возрастает. По правилу Ленца в кольце возникает индукционный ток, магнитное поле которого препятствует увеличению потока. Поэтому ближайшая к магниту сторона кольца создаёт одноимённый полюс и отталкивает магнит. Механическая энергия частично превращается во внутреннюю энергию кольца.
Постоянный магнит падает вертикально сквозь толстое медное кольцо, не касаясь его. Почему ускорение магнита меньше ускорения свободного падения?
Ответ обоснуйте, используя физические законы.
Возможный полный ответ. При изменении магнитного потока через медное кольцо возникает индукционный ток. По правилу Ленца его магнитное поле препятствует изменению потока и, следовательно, движению магнита. На магнит действует направленная вверх магнитная сила, поэтому результирующая сила меньше mg и ускорение меньше g.
Возможный полный ответ. При изменении магнитного потока через медное кольцо возникает индукционный ток. По правилу Ленца его магнитное поле препятствует изменению потока и, следовательно, движению магнита. На магнит действует направленная вверх магнитная сила, поэтому результирующая сила меньше mg и ускорение меньше g.
Металлическая пластина колеблется между полюсами сильного магнита и быстро останавливается. Объясните причину затухания колебаний.
Ответ обоснуйте, используя физические законы.
Возможный полный ответ. При движении пластины в магнитном поле в ней возникают вихревые индукционные токи. По правилу Ленца их магнитное действие препятствует движению пластины. Механическая энергия колебаний превращается во внутреннюю энергию пластины из-за джоулева нагрева.
Возможный полный ответ. При движении пластины в магнитном поле в ней возникают вихревые индукционные токи. По правилу Ленца их магнитное действие препятствует движению пластины. Механическая энергия колебаний превращается во внутреннюю энергию пластины из-за джоулева нагрева.
Рядом с замкнутой катушкой находится вторая катушка, подключённая к источнику через ключ. Почему стрелка гальванометра в первой катушке отклоняется только в моменты замыкания и размыкания ключа?
Ответ обоснуйте, используя физические законы.
Возможный полный ответ. Индукционная ЭДС возникает только при изменении магнитного потока. При замыкании и размыкании ток во второй катушке изменяется, поэтому меняется создаваемое ею магнитное поле и поток через первую катушку. После установления постоянного тока поток перестаёт меняться и индукционный ток исчезает.
Возможный полный ответ. Индукционная ЭДС возникает только при изменении магнитного потока. При замыкании и размыкании ток во второй катушке изменяется, поэтому меняется создаваемое ею магнитное поле и поток через первую катушку. После установления постоянного тока поток перестаёт меняться и индукционный ток исчезает.
Проводящую рамку вытягивают с постоянной скоростью из области однородного магнитного поля. Почему для поддержания скорости необходимо прикладывать внешнюю силу и куда превращается работа этой силы?
Ответ обоснуйте, используя физические законы.
Возможный полный ответ. При выходе рамки магнитный поток через неё уменьшается, возникает индукционный ток. По правилу Ленца сила Ампера препятствует движению рамки. Поэтому внешняя сила совершает положительную работу, которая превращается главным образом во внутреннюю энергию рамки вследствие джоулева нагрева.
Возможный полный ответ. При выходе рамки магнитный поток через неё уменьшается, возникает индукционный ток. По правилу Ленца сила Ампера препятствует движению рамки. Поэтому внешняя сила совершает положительную работу, которая превращается главным образом во внутреннюю энергию рамки вследствие джоулева нагрева.
Замкнутое проводящее кольцо закреплено. К его плоскости северным полюсом быстро приближают постоянный магнит. Объясните, почему на магнит со стороны кольца действует сила, направленная против его движения.
Ответ обоснуйте, используя физические законы.
Возможный полный ответ. При приближении магнита магнитный поток через кольцо возрастает. По правилу Ленца в кольце возникает индукционный ток, магнитное поле которого препятствует увеличению потока. Поэтому ближайшая к магниту сторона кольца создаёт одноимённый полюс и отталкивает магнит. Механическая энергия частично превращается во внутреннюю энергию кольца.
Возможный полный ответ. При приближении магнита магнитный поток через кольцо возрастает. По правилу Ленца в кольце возникает индукционный ток, магнитное поле которого препятствует увеличению потока. Поэтому ближайшая к магниту сторона кольца создаёт одноимённый полюс и отталкивает магнит. Механическая энергия частично превращается во внутреннюю энергию кольца.
Постоянный магнит падает вертикально сквозь толстое медное кольцо, не касаясь его. Почему ускорение магнита меньше ускорения свободного падения?
Ответ обоснуйте, используя физические законы.
Возможный полный ответ. При изменении магнитного потока через медное кольцо возникает индукционный ток. По правилу Ленца его магнитное поле препятствует изменению потока и, следовательно, движению магнита. На магнит действует направленная вверх магнитная сила, поэтому результирующая сила меньше mg и ускорение меньше g.
Возможный полный ответ. При изменении магнитного потока через медное кольцо возникает индукционный ток. По правилу Ленца его магнитное поле препятствует изменению потока и, следовательно, движению магнита. На магнит действует направленная вверх магнитная сила, поэтому результирующая сила меньше mg и ускорение меньше g.
Металлическая пластина колеблется между полюсами сильного магнита и быстро останавливается. Объясните причину затухания колебаний.
Ответ обоснуйте, используя физические законы.
Возможный полный ответ. При движении пластины в магнитном поле в ней возникают вихревые индукционные токи. По правилу Ленца их магнитное действие препятствует движению пластины. Механическая энергия колебаний превращается во внутреннюю энергию пластины из-за джоулева нагрева.
Возможный полный ответ. При движении пластины в магнитном поле в ней возникают вихревые индукционные токи. По правилу Ленца их магнитное действие препятствует движению пластины. Механическая энергия колебаний превращается во внутреннюю энергию пластины из-за джоулева нагрева.
Рядом с замкнутой катушкой находится вторая катушка, подключённая к источнику через ключ. Почему стрелка гальванометра в первой катушке отклоняется только в моменты замыкания и размыкания ключа?
Ответ обоснуйте, используя физические законы.
Возможный полный ответ. Индукционная ЭДС возникает только при изменении магнитного потока. При замыкании и размыкании ток во второй катушке изменяется, поэтому меняется создаваемое ею магнитное поле и поток через первую катушку. После установления постоянного тока поток перестаёт меняться и индукционный ток исчезает.
Возможный полный ответ. Индукционная ЭДС возникает только при изменении магнитного потока. При замыкании и размыкании ток во второй катушке изменяется, поэтому меняется создаваемое ею магнитное поле и поток через первую катушку. После установления постоянного тока поток перестаёт меняться и индукционный ток исчезает.
Проводящую рамку вытягивают с постоянной скоростью из области однородного магнитного поля. Почему для поддержания скорости необходимо прикладывать внешнюю силу и куда превращается работа этой силы?
Ответ обоснуйте, используя физические законы.
Возможный полный ответ. При выходе рамки магнитный поток через неё уменьшается, возникает индукционный ток. По правилу Ленца сила Ампера препятствует движению рамки. Поэтому внешняя сила совершает положительную работу, которая превращается главным образом во внутреннюю энергию рамки вследствие джоулева нагрева.
Возможный полный ответ. При выходе рамки магнитный поток через неё уменьшается, возникает индукционный ток. По правилу Ленца сила Ампера препятствует движению рамки. Поэтому внешняя сила совершает положительную работу, которая превращается главным образом во внутреннюю энергию рамки вследствие джоулева нагрева.
Замкнутое проводящее кольцо закреплено. К его плоскости северным полюсом быстро приближают постоянный магнит. Объясните, почему на магнит со стороны кольца действует сила, направленная против его движения.
Ответ обоснуйте, используя физические законы.
Возможный полный ответ. При приближении магнита магнитный поток через кольцо возрастает. По правилу Ленца в кольце возникает индукционный ток, магнитное поле которого препятствует увеличению потока. Поэтому ближайшая к магниту сторона кольца создаёт одноимённый полюс и отталкивает магнит. Механическая энергия частично превращается во внутреннюю энергию кольца.
Возможный полный ответ. При приближении магнита магнитный поток через кольцо возрастает. По правилу Ленца в кольце возникает индукционный ток, магнитное поле которого препятствует увеличению потока. Поэтому ближайшая к магниту сторона кольца создаёт одноимённый полюс и отталкивает магнит. Механическая энергия частично превращается во внутреннюю энергию кольца.
Постоянный магнит падает вертикально сквозь толстое медное кольцо, не касаясь его. Почему ускорение магнита меньше ускорения свободного падения?
Ответ обоснуйте, используя физические законы.
Возможный полный ответ. При изменении магнитного потока через медное кольцо возникает индукционный ток. По правилу Ленца его магнитное поле препятствует изменению потока и, следовательно, движению магнита. На магнит действует направленная вверх магнитная сила, поэтому результирующая сила меньше mg и ускорение меньше g.
Возможный полный ответ. При изменении магнитного потока через медное кольцо возникает индукционный ток. По правилу Ленца его магнитное поле препятствует изменению потока и, следовательно, движению магнита. На магнит действует направленная вверх магнитная сила, поэтому результирующая сила меньше mg и ускорение меньше g.
Металлическая пластина колеблется между полюсами сильного магнита и быстро останавливается. Объясните причину затухания колебаний.
Ответ обоснуйте, используя физические законы.
Возможный полный ответ. При движении пластины в магнитном поле в ней возникают вихревые индукционные токи. По правилу Ленца их магнитное действие препятствует движению пластины. Механическая энергия колебаний превращается во внутреннюю энергию пластины из-за джоулева нагрева.
Возможный полный ответ. При движении пластины в магнитном поле в ней возникают вихревые индукционные токи. По правилу Ленца их магнитное действие препятствует движению пластины. Механическая энергия колебаний превращается во внутреннюю энергию пластины из-за джоулева нагрева.
Рядом с замкнутой катушкой находится вторая катушка, подключённая к источнику через ключ. Почему стрелка гальванометра в первой катушке отклоняется только в моменты замыкания и размыкания ключа?
Ответ обоснуйте, используя физические законы.
Возможный полный ответ. Индукционная ЭДС возникает только при изменении магнитного потока. При замыкании и размыкании ток во второй катушке изменяется, поэтому меняется создаваемое ею магнитное поле и поток через первую катушку. После установления постоянного тока поток перестаёт меняться и индукционный ток исчезает.
Возможный полный ответ. Индукционная ЭДС возникает только при изменении магнитного потока. При замыкании и размыкании ток во второй катушке изменяется, поэтому меняется создаваемое ею магнитное поле и поток через первую катушку. После установления постоянного тока поток перестаёт меняться и индукционный ток исчезает.
Проводящую рамку вытягивают с постоянной скоростью из области однородного магнитного поля. Почему для поддержания скорости необходимо прикладывать внешнюю силу и куда превращается работа этой силы?
Ответ обоснуйте, используя физические законы.
Возможный полный ответ. При выходе рамки магнитный поток через неё уменьшается, возникает индукционный ток. По правилу Ленца сила Ампера препятствует движению рамки. Поэтому внешняя сила совершает положительную работу, которая превращается главным образом во внутреннюю энергию рамки вследствие джоулева нагрева.
Возможный полный ответ. При выходе рамки магнитный поток через неё уменьшается, возникает индукционный ток. По правилу Ленца сила Ампера препятствует движению рамки. Поэтому внешняя сила совершает положительную работу, которая превращается главным образом во внутреннюю энергию рамки вследствие джоулева нагрева.
Замкнутое проводящее кольцо закреплено. К его плоскости северным полюсом быстро приближают постоянный магнит. Объясните, почему на магнит со стороны кольца действует сила, направленная против его движения.
Ответ обоснуйте, используя физические законы.
Возможный полный ответ. При приближении магнита магнитный поток через кольцо возрастает. По правилу Ленца в кольце возникает индукционный ток, магнитное поле которого препятствует увеличению потока. Поэтому ближайшая к магниту сторона кольца создаёт одноимённый полюс и отталкивает магнит. Механическая энергия частично превращается во внутреннюю энергию кольца.
Возможный полный ответ. При приближении магнита магнитный поток через кольцо возрастает. По правилу Ленца в кольце возникает индукционный ток, магнитное поле которого препятствует увеличению потока. Поэтому ближайшая к магниту сторона кольца создаёт одноимённый полюс и отталкивает магнит. Механическая энергия частично превращается во внутреннюю энергию кольца.
Шарик на нити совершает колебания. Максимальное отклонение нити от вертикали составляет 45°. В некоторый момент шарик движется вправо-вниз, а нить отклонена на 30° вправо от вертикали. Куда направлено ускорение шарика?
Ускорение состоит из нормальной составляющей к точке подвеса вдоль нити и тангенциальной составляющей к положению равновесия. Для шарика, находящегося справа от положения равновесия, тангенциальная составляющая направлена влево-вниз, а нормальная — влево-вверх. Значит результирующее ускорение направлено внутрь траектории между этими направлениями.
Ускорение состоит из нормальной составляющей к точке подвеса вдоль нити и тангенциальной составляющей к положению равновесия. Для шарика, находящегося справа от положения равновесия, тангенциальная составляющая направлена влево-вниз, а нормальная — влево-вверх. Значит результирующее ускорение направлено внутрь траектории между этими направлениями.
Маленький шарик на нити совершает колебания. В момент, когда шарик находится справа от положения равновесия и движется влево-вверх, угол отклонения нити от вертикали равен 20°. Куда направлен вектор ускорения шарика?
Ускорение имеет две составляющие: нормальную — к точке подвеса вдоль нити, и тангенциальную — к положению равновесия вдоль касательной к траектории. Поскольку шарик находится справа от положения равновесия, тангенциальная составляющая направлена влево-вниз, а нормальная — влево-вверх к точке подвеса. Следовательно, результирующее ускорение направлено внутрь траектории между нитью и направлением к положению равновесия.
Ускорение имеет две составляющие: нормальную — к точке подвеса вдоль нити, и тангенциальную — к положению равновесия вдоль касательной к траектории. Поскольку шарик находится справа от положения равновесия, тангенциальная составляющая направлена влево-вниз, а нормальная — влево-вверх к точке подвеса. Следовательно, результирующее ускорение направлено внутрь траектории между нитью и направлением к положению равновесия.
На горизонтальный диск радиусом 1 м кладут брусок на расстоянии 60 см от центра. Диск раскручивают до угловой скорости 2 рад/с, а затем — в другом опыте — до 2,5 рад/с. Коэффициент трения между бруском и диском равен 0,5. Будет ли брусок скользить в каждом опыте? Ответ обоснуйте.
Максимальная сила трения покоя равна F_{тр max}=μmg. Для совместного движения с диском нужна центростремительная сила F_c=mω²r. Граничная угловая скорость ω_{кр}=√(μg/r)=√(0,5·10/0,6)≈2,89 рад/с. В обоих опытах угловая скорость меньше критической (2 и 2,5 рад/с < 2,89 рад/с), поэтому сила трения достаточна и брусок не начнёт скользить.
Максимальная сила трения покоя равна F_{тр max}=μmg. Для совместного движения с диском нужна центростремительная сила F_c=mω²r. Граничная угловая скорость ω_{кр}=√(μg/r)=√(0,5·10/0,6)≈2,89 рад/с. В обоих опытах угловая скорость меньше критической (2 и 2,5 рад/с < 2,89 рад/с), поэтому сила трения достаточна и брусок не начнёт скользить.
На горизонтальный диск кладут небольшой брусок и плавно раскручивают диск. Объясните, опираясь на законы механики, почему при достаточно большой угловой скорости брусок начинает скользить по диску.
Пока брусок движется вместе с диском, центростремительное ускорение ему сообщает сила трения покоя: F_тр = mω²r. По мере увеличения угловой скорости требуемая центростремительная сила возрастает как ω². Максимальная же сила трения покоя ограничена значением F_{тр max}=μN=μmg. Когда mω²r > μmg, сила трения уже не может обеспечить нужное центростремительное ускорение, и брусок начинает скользить по диску.
Пока брусок движется вместе с диском, центростремительное ускорение ему сообщает сила трения покоя: F_тр = mω²r. По мере увеличения угловой скорости требуемая центростремительная сила возрастает как ω². Максимальная же сила трения покоя ограничена значением F_{тр max}=μN=μmg. Когда mω²r > μmg, сила трения уже не может обеспечить нужное центростремительное ускорение, и брусок начинает скользить по диску.
Электрическая цепь состоит из источника ЭДС, двух резисторов R1 и R2, двух диодов и двух ключей, а также идеальных амперметра и вольтметра. В начальный момент ключ K1 замкнут, а ключ K2 разомкнут. Опираясь на законы электродинамики, объясните, как изменятся показания приборов, если ключ K1 разомкнуть, а ключ K2 замкнуть.
После переключения вместо почти нулевого сопротивления ветви с идеальным диодом и ключом в цепь включается ветвь с дополнительным резистором R_2. Полное сопротивление возрастает, поэтому ток в цепи уменьшается — показание амперметра становится меньше.
Клеммное напряжение источника U=ε−Ir. При уменьшении тока падение напряжения на внутреннем сопротивлении уменьшается, поэтому напряжение на клеммах и показание вольтметра увеличиваются.
Вывод: амперметр уменьшится, вольтметр увеличится.
После переключения вместо почти нулевого сопротивления ветви с идеальным диодом и ключом в цепь включается ветвь с дополнительным резистором R_2. Полное сопротивление возрастает, поэтому ток в цепи уменьшается — показание амперметра становится меньше.
Клеммное напряжение источника U=ε−Ir. При уменьшении тока падение напряжения на внутреннем сопротивлении уменьшается, поэтому напряжение на клеммах и показание вольтметра увеличиваются.
Вывод: амперметр уменьшится, вольтметр увеличится.
Источник ЭДС с внутренним сопротивлением, резисторы R1 и R2, амперметр и вольтметр соединены в цепь. В начальный момент замкнут ключ K1, а ключ K2 разомкнут. Объясните, как изменятся показания амперметра и вольтметра, если разомкнуть K1 и замкнуть K2.
После переключения ток будет идти через ветвь с резистором R2, поэтому полное сопротивление внешней цепи возрастёт. Сила тока в цепи, а значит и показание амперметра, уменьшится.
Клеммное напряжение источника равно U=ε−Ir. При уменьшении тока падение напряжения на внутреннем сопротивлении станет меньше, следовательно, показание вольтметра увеличится.
Вывод: показание амперметра уменьшится, показание вольтметра увеличится.
После переключения ток будет идти через ветвь с резистором R2, поэтому полное сопротивление внешней цепи возрастёт. Сила тока в цепи, а значит и показание амперметра, уменьшится.
Клеммное напряжение источника равно U=ε−Ir. При уменьшении тока падение напряжения на внутреннем сопротивлении станет меньше, следовательно, показание вольтметра увеличится.
Вывод: показание амперметра уменьшится, показание вольтметра увеличится.
Маленький незаряженный шарик, подвешенный на непроводящей нити, помещён над горизонтальной диэлектрической пластиной, равномерно заряженной положительным зарядом. Размеры пластины во много раз превышают длину нити. Объясните, как изменится циклическая частота малых свободных колебаний шарика, если сообщить ему отрицательный заряд.
Над положительно заряженной пластиной электрическое поле направлено вверх. На отрицательно заряженный шарик действует сила, направленная вниз, то есть по направлению силы тяжести. Эффективное ускорение свободного падения увеличивается.
Так как ω=√(g/l), при увеличении эффективного g циклическая частота возрастает.
Ответ: циклическая частота увеличится.
Над положительно заряженной пластиной электрическое поле направлено вверх. На отрицательно заряженный шарик действует сила, направленная вниз, то есть по направлению силы тяжести. Эффективное ускорение свободного падения увеличивается.
Так как ω=√(g/l), при увеличении эффективного g циклическая частота возрастает.
Ответ: циклическая частота увеличится.
Маленький незаряженный шарик, подвешенный на непроводящей нити, помещён над горизонтальной диэлектрической пластиной, равномерно заряженной отрицательным зарядом. Размеры пластины во много раз превышают длину нити. Объясните, как изменится циклическая частота малых свободных колебаний шарика, если сообщить ему положительный заряд.
Над большой отрицательно заряженной пластиной создаётся однородное электрическое поле, направленное к пластине, то есть вниз. Если сообщить шарику положительный заряд, на него станет действовать дополнительная электрическая сила вниз. Эффективное ускорение свободного падения увеличится: gэф=g+qE/m.
Циклическая частота малых колебаний математического маятника равна ω=√(g/l). Поэтому при замене g на большее gэф циклическая частота увеличится.
Ответ: циклическая частота увеличится.
Над большой отрицательно заряженной пластиной создаётся однородное электрическое поле, направленное к пластине, то есть вниз. Если сообщить шарику положительный заряд, на него станет действовать дополнительная электрическая сила вниз. Эффективное ускорение свободного падения увеличится: gэф=g+qE/m.
Циклическая частота малых колебаний математического маятника равна ω=√(g/l). Поэтому при замене g на большее gэф циклическая частота увеличится.
Ответ: циклическая частота увеличится.
Один моль одноатомного идеального газа участвует в циклическом процессе 1–2–3–4–1, график которого изображён на рисунке в координатах p–T.
Постройте график этого цикла в координатах p–V и объясните вид каждого участка.
Используем уравнение Менделеева–Клапейрона pV= u RT для одного моля газа. В координатах p–T изохоры представляют собой прямые, проходящие через начало координат, поскольку p/T=R/V.
Точки 3 и 4 лежат на одной такой прямой, следовательно участок 3–4 — изохора. Участок 2–3 вертикальный, значит это изотерма. Участок 4–1 — линия с постоянным давлением p=p_0, то есть изобара. График 1–2 — возрастающая кривая в p–V, соответствующая одновременному увеличению и давления, и объёма.
В плоскости p–V: 3–4 — вертикальный отрезок, 2–3 — ветвь изотермы, 4–1 — горизонтальный отрезок, 1–2 — возрастающая кривая.
Используем уравнение Менделеева–Клапейрона pV= u RT для одного моля газа. В координатах p–T изохоры представляют собой прямые, проходящие через начало координат, поскольку p/T=R/V.
Точки 3 и 4 лежат на одной такой прямой, следовательно участок 3–4 — изохора. Участок 2–3 вертикальный, значит это изотерма. Участок 4–1 — линия с постоянным давлением p=p_0, то есть изобара. График 1–2 — возрастающая кривая в p–V, соответствующая одновременному увеличению и давления, и объёма.
В плоскости p–V: 3–4 — вертикальный отрезок, 2–3 — ветвь изотермы, 4–1 — горизонтальный отрезок, 1–2 — возрастающая кривая.
Один моль одноатомного идеального газа участвует в циклическом процессе 1–2–3–4–1, график которого изображён в координатах V–T.
Опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики, постройте график этого цикла в координатах p–V. Объясните вид каждого участка.
Используем уравнение Менделеева–Клапейрона pV=νRT. Обозначим p₀=RT₀/V₀. Тогда:
- точка 1: (V₀,p₀);
- точка 2: (V₀,4p₀) — участок 1–2 изохорный;
- точка 3: (2V₀,2p₀) — участок 2–3 изотермический, поэтому в p–V это ветвь гиперболы pV=4p₀V₀;
- точка 4: (2V₀,p₀) — участок 3–4 изохорный;
- участок 4–1 в исходном графике идёт по прямой V∝T, следовательно p=const=p₀, это изобара.
Искомый график: 1→2 — вертикальный вверх при V=V₀; 2→3 — убывающая изотерма; 3→4 — вертикальный вниз при V=2V₀; 4→1 — горизонтальный участок при p=p₀.
Используем уравнение Менделеева–Клапейрона pV=νRT. Обозначим p₀=RT₀/V₀. Тогда:
- точка 1: (V₀,p₀);
- точка 2: (V₀,4p₀) — участок 1–2 изохорный;
- точка 3: (2V₀,2p₀) — участок 2–3 изотермический, поэтому в p–V это ветвь гиперболы pV=4p₀V₀;
- точка 4: (2V₀,p₀) — участок 3–4 изохорный;
- участок 4–1 в исходном графике идёт по прямой V∝T, следовательно p=const=p₀, это изобара.
Искомый график: 1→2 — вертикальный вверх при V=V₀; 2→3 — убывающая изотерма; 3→4 — вертикальный вниз при V=2V₀; 4→1 — горизонтальный участок при p=p₀.