Zadanie 1   (4pkt=1pkt(a)+3pkt(b))
Na poniższym wykresie przedstawiono zależność ciśnienia $p$ od objętości $V$ w cyklu przemian termodynamicznych ustalonej masy gazu doskonałego. Te przemiany gazu zachodzą podczas pracy pewnego silnika cieplnego $S$. Gaz oddaje ciepło do chłodnicy, a pobiera ciepło z grzejnika.

Stany gazu, w których zmienia się rodzaj przemiany termodynamicznej, oznaczono symbolami: $G_1, G_2, G_3, G_4$. Wielkości $p_1$ i $V_1$ są – odpowiednio – ciśnieniem i objętością gazu w stanie $G_1$.
Ciepło molowe tego gazu przy stałej objętości wynosi $C_V=\frac{3}{2}$, gdzie $R$ jest stałą gazową.
a) W cyklu pracy silnika $S$ gaz oddaje do chłodnicy ciepło równe (co do wartości bezwzględnej):
$|Q_{odd}|=9,5\cdot p_1 V_1$
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Ciepło pobrane z grzejnika przez gaz w cyklu pracy silnika $S$ jest równe:
A. $|Q_{pob}|=13,5\cdot p_1 V_1$
B. $|Q_{pob}|=11,5\cdot p_1 V_1$
C. $|Q_{pob}|=7,5\cdot p_1 V_1$
D. $|Q_{pob}|=5,5\cdot p_1 V_1$
Wskazówka: Wykorzystaj I zasadę termodynamiki i twierdzenie o obliczaniu pracy z wykresu.
b) Wyprowadź wzór pozwalający wyznaczyć $|\Delta U_{41}|$ – wartość bezwzględną zmiany energii wewnętrznej gazu w przemianie $G_4\to G_1$ – tylko za pomocą wielkości: $p_1$ i $V_1$. Zapisz odpowiednie równania i przekształcenia oraz podaj postać tego wzoru.

Odpowiedź a) $B$ b) $|\Delta U_{41}|=3p_1 V_1$

Matura fizyka maj 2024 poziom rozszerzony