ENTLab
РУСҚазақша
← Барлық тақырып: Физика

Физика · ҰБТ-ға арналған теория

Термодинамика: бірінші заң, жылу және ПӘК

Термодинамика жылу мен жұмыстың денелердің ішкі энергиясын қалай өзгертетінін сипаттайды. Ол газдар, қыздыру, сұйықтарды араластыру және жылу қозғалтқыштары туралы есептерде қажет.

Осы тақырып бойынша жаттығуТолық қолжетімділік болса — осы тақырып бойынша жаттығу, болмаса — пән бойынша тегін тест.

ҰБТ бұл тақырыптан нені тексереді

Бөлім: 02 Жылу физикасы

ҰТО спецификациясының тармағы: 08 Термодинамика негіздері

Біздің бағалауымызша, нұсқада бұл тақырып бойынша орта есеппен 2 тапсырма болады (40 тапсырманың ішінде).

Осы пән бойынша ҰБТ 2026 спецификациясы: тақырыптар мен тапсырмалар

Не істей білу керек

  • Термодинамиканың бірінші заңын изопроцестерге және адиабаталық процеске қолдану
  • Ішкі энергияны, газдың жұмысын, жылу мөлшерін есептеу және жылу балансының теңдеуін құру
  • Жылу қозғалтқышының және идеал жылу машинасының ПӘК-ін табу

Ең бастысы туралы қысқаша

  • Ішкі энергия. Бір атомды идеал газ үшін U = \frac{3}{2}\frac{m}{M}RT. Газдың массасы өзгермесе, U тек температураға тәуелді.
  • Газдың жұмысы. p = \text{const} болғанда A' = p\Delta V, V = \text{const} болғанда A' = 0, сығылғанда A' < 0. A' модулі p(V) графигі астындағы ауданға тең.
  • Бірінші заң. Q = \Delta U + A': газ алған жылу ішкі энергияның өзгерісіне және газдың жұмысына жұмсалады; газ жылу берсе, Q < 0.
  • Жылу мөлшері. Қыздыру: Q = cm\Delta t, c — меншікті жылу сыйымдылығы, Дж/(кг·°C). Отын жанғанда: Q = qm, q — меншікті жану жылуы, Дж/кг.
  • Жылу балансы. Қоршаған ортамен жылу алмасу болмаса, ыстық денелер берген жылу суық денелер алған жылуға тең.
  • ПӘК. \eta = \frac{A}{Q_1} = \frac{Q_1 - Q_2}{Q_1}, мұндағы A — пайдалы жұмыс, Q_1 — қыздырғыштан алынған жылу (отын жанғанда Q_1 = qm), Q_2 — суытқышқа берілген жылу.
  • Идеал жылу машинасы. \eta_{\max} = \frac{T_1 - T_2}{T_1}, мұндағы T_1, T_2 — қыздырғыш пен суытқыштың температуралары, К.

Талдауы бар тапсырма

ENTLab тапсырмалар қорынан, ҰТО нұсқаларынан емес. Алдымен өзің шешіп көр, содан кейін талдауын аш.

Ыдыста 10 °C температурадағы 3 кг суды және 90 °C температурадағы 1 кг суды араластырды. Ыдыспен және қоршаған ортамен жылу алмасуды ескермеңіз. Қоспаның орныққан температурасы
  • A)50 °C
  • B)70 °C
  • C)40 °C
  • D)30 °C
Жауабы мен талдауы

Дұрыс жауап: D

Жылу балансының теңдеуі бойынша cm_1(t - t_1) = cm_2(t_2 - t), осыдан t = \frac{m_1t_1 + m_2t_2}{m_1 + m_2} = \frac{3\cdot 10 + 1\cdot 90}{3 + 1} = \frac{120}{4} = 30 °C. 50 °C нұсқасы — массаларды ескермей алынған температуралардың қарапайым орташасы. 70 °C нұсқасында массалар шатастырылған: \frac{1\cdot 10 + 3\cdot 90}{4} = 70 °C. 40 °C нұсқасында қосынды тек суық судың массасына бөлінген: \frac{120}{3} = 40 °C.

Жиі кететін қателер

  • Газдың жұмысы мен сыртқы күштердің газ үстінен атқаратын жұмысын шатастырады: олардың модульдері тең, таңбалары қарама-қарсы. Q = \Delta U + A' формуласында газдың өз жұмысы тұр.
  • Изохоралық процесте газ жұмыс атқарады деп ойлайды. V = \text{const} болғанда A' = 0 және Q = \Delta U, ал T = \text{const} болғанда керісінше: \Delta U = 0 және Q = A'.
  • ПӘК-ті пайызбен қояды (0{,}25 орнына 25) немесе оған бөлудің орнына көбейтеді. Жұмсалған энергия пайдалы жұмыстан көп: Q_1 = \frac{A}{\eta}.
  • Жылу балансында массаларды ескермей, температуралардың жай орташасын алады, ал идеал машинаның ПӘК формуласына температураны °C-пен қояды. Балансқа массалар мен меншікті жылу сыйымдылықтары кіреді, ал ПӘК үшін температура кельвинмен алынады.

Тақырып бойынша сұрақтар

Идеал газдың әртүрлі процестерінде алынған жылу қайда жұмсалады?
V = \text{const} болғанда газ жұмыс атқармайды, бүкіл жылу ішкі энергияны өзгертеді: Q = \Delta U. p = \text{const} болғанда жылу газды қыздыруға да, жұмыс атқаруға да жұмсалады: Q = \Delta U + p\Delta V. T = \text{const} болғанда \Delta U = 0, сондықтан Q = A'. Адиабаталық процесте Q = 0, сонда A' = -\Delta U: газ ұлғайғанда суиды.
Жылу қозғалтқышының ПӘК-і неге 100 %-дан аз?
Циклді түрде жұмыс істейтін жылу машинасы қыздырғыштан алған жылудың бір бөлігін міндетті түрде суытқышқа береді, сондықтан пайдалы жұмыс алынған жылудан аз болады. Идеал машинаның өзінде \eta_{\max} = \frac{T_1 - T_2}{T_1}, ал T_2 > 0 К болғанда ПӘК бірден кіші. Нақты қозғалтқыштарда үйкеліске және қоршаған ортамен жылу алмасуға кететін шығындар қосылады.
Осы тақырып бойынша жаттығу

ENTLab теорияны ҰТО спецификациясы негізінде өз сөзімен жазады. Біз ҰТО емеспіз және онымен ешқандай байланысымыз жоқ.