Физика · 10 класс
Первый закон термодинамики — физика, 10 класс
Проследи передачу энергии газу и от газа. Для каждого процесса выбери ограничения и проверь знаки величин.
Потренируйся самостоятельно
Выбери отдельную тему или смешанный набор. После ответа появится объяснение.
Без регистрации · ответы можно записывать в тетради
Введи число с десятичной запятой. Если величина отрицательна, сохрани знак минус. Единица названа в условии.
Родителю или репетитору — без имени и ответов.
Для преподавателя: выдать или распечатать набор
Выберите набор выше. По ссылке ученик решит его без кабинета, результаты появятся в ваших «Материалах».
Посмотрите, как организованы домашние задания. Разобрать ошибки на занятии можно на онлайн-доске.
Нужен вход преподавателя. Если вы уже сохраняли этот набор, откроется прежняя ссылка.
Энергия и знаки
Первый закон
ΔU = Q + A = Q − A′. Q положительно, когда газ получает теплоту. A — работа внешних сил над газом; A′ — работа газа. Эти работы противоположны по знаку: A′ = −A.
Условия процесса
Для постоянного количества одноатомного идеального газа U = 3νRT/2. При неизменном объёме работа расширения равна нулю; при отсутствии теплообмена Q = 0. Проверь, какие ограничения заданы.
Работа и путь
При постоянном давлении A′ = p(V₂ − V₁). На диаграмме p–V работа газа определяется площадью под линией процесса с учётом направления. Изменение внутренней энергии определяется состояниями газа.
Разберём на примерах
Разные работы
При расширении против внешнего давления газ совершает положительную работу A′; работа внешних сил A отрицательна. При сжатии знаки меняются. Это не два независимых поступления энергии.
Базовый 10 класс: первый закон термодинамики, внутренняя энергия одноатомного идеального газа, изопроцессы, адиабатный процесс и работа по пути на диаграмме p–V. Без привязки к конкретным заданиям ОГЭ, ЕГЭ или ВПР.
Выбери систему
| Вопрос | Что уточнить |
|---|---|
| Что рассматриваем? | Газ, а не газ вместе с окружающими телами. |
| Какая работа дана? | Работа газа или внешних сил над ним. |
| Как меняется состояние? | Объём, температура и количество газа; путь процесса. |
Во всех заданиях газ обменивается энергией только посредством теплоты и работы изменения объёма, если не сказано иное.
Задания с ответами и объяснениями
Сначала реши задание, затем открой ответ. Для печати выбери группу или смешанный набор: задания выбранного набора на листе ученика и отдельный ключ с объяснениями.
Энергия системы
Составь баланс с учётом направления передачи энергии.
Постоянное количество одноатомного идеального газа, равное 0,2 моль, первоначально имело температуру 300 К. В ходе процесса давление увеличилось в 1,5 раза, а объём уменьшился вдвое. Найди изменение внутренней энергии газа ΔU в джоулях. Используй R = 8,31 Дж/(моль·К). Дай краткий ответ числом. Запиши число цифрами без единицы измерения.
Ответ и объяснение
Ответ: −186,975
Для постоянного количества идеального газа T₂/T₁ = p₂V₂/(p₁V₁) = 1,5 · 0,5 = 0,75. T₂ = 225 К, ΔT = −75 К. Для одноатомного газа ΔU = 3νRΔT/2 = 1,5 · 0,2 · 8,31 · (−75) = −186,975 Дж.
Постоянное количество одноатомного идеального газа перешло из состояния p₁ = 100 кПа, V₁ = 4 л в состояние p₂ = 200 кПа, V₂ = 3 л. Внешние силы совершили над газом работу 260 Дж. Найди алгебраическое количество теплоты Q, полученное газом, в джоулях. Дай краткий ответ числом. Запиши число цифрами без единицы измерения.
Ответ и объяснение
Ответ: 40
Для одноатомного газа U = 3pV/2. Здесь 1 кПа·л = 1 Дж, поэтому ΔU = 1,5 · (200 · 3 − 100 · 4) = 300 Дж. Работа над газом A = +260 Дж. Из ΔU = Q + A получаем Q = 300 − 260 = 40 Дж.
В жёстком закрытом сосуде находятся 0,2 моль одноатомного идеального газа. Первоначально его температура была 300 К, а давление — 100 кПа. При нагревании давление стало 140 кПа. Найди полученную газом теплоту Q в джоулях. Используй R = 8,31 Дж/(моль·К). Других видов работы, кроме работы изменения объёма, нет. Дай краткий ответ числом. Запиши число цифрами без единицы измерения.
Ответ и объяснение
Ответ: 299,16
Объём и количество газа постоянны, поэтому T₂/T₁ = p₂/p₁ = 1,4. T₂ = 420 К, ΔT = 120 К. Работа газа равна нулю. Q = ΔU = 3νRΔT/2 = 1,5 · 0,2 · 8,31 · 120 = 299,16 Дж.
В теплоизолированном цилиндре с поршнем находятся 0,4 моль одноатомного идеального газа при температуре 300 К и давлении 96 кПа. Внешние силы совершили над газом работу 249,3 Дж; конечный объём составляет 0,8 начального. Найди конечное давление в килопаскалях. Используй R = 8,31 Дж/(моль·К). Дай краткий ответ числом. Запиши число цифрами без единицы измерения.
Ответ и объяснение
Ответ: 140
Теплообмена нет: Q = 0 и ΔU = A = 249,3 Дж. ΔT = 2A/(3νR) = 50 К; T₂ = 350 К. Из p₁V₁/T₁ = p₂V₂/T₂ получаем p₂ = 96 · (350/300) : 0,8 = 140 кПа.
Путь процесса
Рассчитай работу и тепло с учётом способа изменения состояния.
Постоянное количество одноатомного идеального газа, равное 0,3 моль, нагрели на 20 К при неизменном давлении. Найди полученную газом теплоту Q в джоулях. Используй R = 8,31 Дж/(моль·К). Дай краткий ответ числом. Запиши число цифрами без единицы измерения.
Ответ и объяснение
Ответ: 124,65
ΔU = 3νRΔT/2, работа газа при постоянном давлении A′ = pΔV = νRΔT. Q = ΔU + A′ = 5νRΔT/2 = 2,5 · 0,3 · 8,31 · 20 = 124,65 Дж. Часть теплоты приходится на работу расширения.
Постоянное количество одноатомного идеального газа расширяется от 2 до 5 л. На диаграмме p–V путь представляет собой прямой отрезок: давление линейно возрастает от 100 до 160 кПа. Найди полученную газом теплоту Q в джоулях. Дай краткий ответ числом. Запиши число цифрами без единицы измерения.
Ответ и объяснение
Ответ: 1290
Изменение внутренней энергии ΔU = 3(p₂V₂ − p₁V₁)/2 = 1,5 · (160 · 5 − 100 · 2) = 900 Дж, поскольку 1 кПа·л = 1 Дж. Работа газа — площадь трапеции A′ = (100 + 160) · (5 − 2)/2 = 390 Дж. Q = ΔU + A′ = 1290 Дж.
Постоянное количество одноатомного идеального газа совершает цикл: (100; 2) → (250; 2) → (250; 6) → (100; 6) → (100; 2), где давление дано в килопаскалях, объём — в литрах; участки прямые на диаграмме p–V. Найди общее количество теплоты, поглощённой газом за цикл: сложи только положительные количества теплоты на отдельных участках. Ответ нужен в джоулях. Дай краткий ответ числом. Запиши число цифрами без единицы измерения.
Ответ и объяснение
Ответ: 2950
На первом участке V = 2 л: Q₁ = ΔU₁ = 1,5 · (250 − 100) · 2 = 450 Дж. На втором p = 250 кПа: ΔU₂ = 1,5 · 250 · (6 − 2) = 1500 Дж, A′₂ = 250 · 4 = 1000 Дж, Q₂ = 2500 Дж. На третьем и четвёртом участках газ отдаёт теплоту: Q₃ = −1350 Дж, Q₄ = −1000 Дж. Поглощённая теплота Q₊ = 450 + 2500 = 2950 Дж. Алгебраическая сумма за цикл равна 600 Дж и является другой величиной.
Постоянное количество одноатомного идеального газа сжали из состояния p₁ = 100 кПа, V₁ = 4 л до состояния p₂ = 150 кПа, V₂ = 2,5 л. Внешние силы совершили над газом работу 180 Дж. Найди алгебраическое количество теплоты Q, полученное газом, в джоулях. Дай краткий ответ числом. Запиши число цифрами без единицы измерения.
Ответ и объяснение
Ответ: −217,5
ΔU = 3(p₂V₂ − p₁V₁)/2 = 1,5 · (150 · 2,5 − 100 · 4) = −37,5 Дж. Работа над газом A = +180 Дж. Q = ΔU − A = −37,5 − 180 = −217,5 Дж: газ отдаёт теплоту, а модуль отдаваемой теплоты больше работы сжатия.
Две письменные работы
Начни с выбора системы и знаков, покажи расчёт и объясни вывод на бумаге.
Постоянное количество одноатомного идеального газа переходит из состояния p₁ = 100 кПа, V₁ = 2 л в состояние p₂ = 200 кПа, V₂ = 4 л. Путь I: сначала при V = 2 л повышают давление до 200 кПа, затем расширяют газ при 200 кПа до 4 л. Путь II: сначала при 100 кПа расширяют газ до 4 л, затем при V = 4 л повышают давление до 200 кПа. Для каждого пути найди изменение внутренней энергии, работу газа A′ и полученную теплоту Q в джоулях. Покажи расчёт и объясни, какие величины зависят от пути.
Разбор и ориентиры для проверки
Для одноатомного идеального газа U = 3pV/2; 1 кПа·л = 1 Дж. ΔU = 1,5 · (200 · 4 − 100 · 2) = 900 Дж для обоих путей. На участках постоянного объёма A′ = 0. Путь I: A′ = 200 · (4 − 2) = 400 Дж, Q = ΔU + A′ = 1300 Дж. Путь II: A′ = 100 · (4 − 2) = 200 Дж, Q = 1100 Дж. Изменение U определяется состояниями; работа и переданная теплота зависят от пути.
Проверь: Внутренняя энергия рассчитана для одноатомного газа по начальным и конечным состояниям. Работа газа найдена для каждого участка и каждого пути. Для обоих путей показан энергетический баланс и объяснена зависимость от пути.
Газ в закрытом устройстве за полный цикл возвращается к первоначальным давлению, объёму и температуре. Количество газа постоянно; обмен энергией происходит только посредством теплоты и работы изменения объёма. Приборы показали: полученная газом теплота 1400 Дж, отданная теплота 900 Дж, суммарная работа газа A′ = 650 Дж. Проверь, согласуются ли показания с первым законом термодинамики. Если нет, укажи величину невязки и предложи исправление одного из трёх показаний, сохранив два других. Обоснуй расчётом.
Разбор и ориентиры для проверки
После полного цикла ΔU = 0. Алгебраическая теплота Q = 1400 − 900 = 500 Дж. Из указанных показаний Q − A′ = 500 − 650 = −150 Дж, что не равно нулю; невязка по модулю 150 Дж. Например, при сохранении обоих показаний теплоты работа газа должна быть 500 Дж вместо 650 Дж. Другие допустимые исправления: полученная теплота 1550 Дж при остальных прежних показаниях либо отданная теплота 750 Дж. Каждый вариант даёт Q = A′. Из данных нельзя установить, какой именно прибор ошибся.
Проверь: Установлено изменение внутренней энергии за полный цикл. Теплота учтена со знаком; вычислена невязка баланса. Предложено и проверено одно численное исправление, не введён новый канал передачи энергии.
Для самостоятельной работы и урока
Начни с уже изученной группы, пройди выбранный набор и разбери ошибки. Репетитор может изменить набор, сохранить его и выдать приватное ДЗ. Автопроверка оценивает ответ; способ рассуждения полезно обсудить на уроке.
Как записывать ответы?
Введи число с десятичной запятой. Если величина отрицательна, сохрани знак минус. Единица названа в условии.
Как понимать результат?
Это число верных первых ответов, без перевода в школьную отметку. Повтор ошибок отображается отдельно и не меняет первый результат. Ответы на короткий набор не подтверждают освоение всей темы.
Программа и границы материала
Основа — федеральная рабочая программа. ФРП физики СОО, базовый уровень, 2025: содержание 10 класса с.10, тематическое планирование 3.2, с.36–37. Документ проверен 10 октября 2026 года. Выбирайте уже пройденные темы по своему учебнику.
Задания и объяснения созданы для Урокдеска. Все задания независимо перерешаны и сверены с федеральной программой 11 октября 2026 года. Проверка учителем-предметником пока не проводилась. Это не официальный вариант ВПР, МЦКО, ОГЭ или ЕГЭ и не полный курс подготовки.
Другие темы для тренировки
Плотность вещества, 7 класс · Валентность, 8 класс · Системы счисления, 8 класс · Химические уравнения, 8 класс · Строение клетки, 5 класс · Часовые зоны, 8 класс · Древний Египет, 5 класс · Чтение чертежа, 5 класс · Haben и sein, 5 класс · Народные промыслы, 5 класс · Скорость, 7 класс · Количество теплоты, 8 класс · Массовая доля, 8 класс · Простые и сложные вещества, 8 класс · Строение цветка, 6 класс · Давление твёрдых тел, 7 класс · Закон Ома, 8 класс · Количество вещества и молярная масса, 8 класс · Методы биологии и микроскоп, 5 класс · Фотосинтез, 6 класс · Грибы, 7 класс · Файлы и каталоги, 7 класс · План местности и азимут, 5 класс · Черви, 8 класс · Расчёты по уравнениям реакций, 8 класс · Счёт лет и исторические источники, 5 класс · Высоты и горизонтали, 5 класс · Среды обитания и приспособления, 5 класс · Географические координаты, 5 класс · Океан, озёра и круговорот, 6 класс · Масштаб, 5 класс · Кодирование изображения и звука, 7 класс · Климатограммы, 7 класс · Литосфера, породы и рельеф, 5 класс · Древняя Греция: полисы и граждане, 5 класс · Реки, 6 класс · Классы неорганических соединений, 8 класс · Ткани растений, 6 класс · Строение корня, 6 класс · Температура, давление и ветер, 6 класс · Древний Рим: республика и империя, 5 класс · Смутное время, 7 класс · Свойства неорганических соединений, 8 класс · Цепочки превращений, 8 класс · Побег и почки, 6 класс · Строение стебля, 6 класс · Строение листа, 6 класс · Погода и климат, 6 класс · Средневековый город и сословия, 6 класс · Материки и океаны: сравнение, 7 класс · Крещение Руси, Ярослав и раздробленность, 6 класс · Реформы Петра I, 8 класс · Первые русские князья, 6 класс · Кислород и воздух, 8 класс · Водород и вода, 8 класс · Семена и прорастание, 6 класс · Плоды и распространение семян, 6 класс · Опыление и оплодотворение, 6 класс · Рельеф, тектоника и ресурсы России, 8 класс · От нашествия к объединению вокруг Москвы, 6 класс · Растворимость, 8 класс · Испарение и транспорт веществ, 6 класс · Строение атома и периодическая система, 8 класс · Водоросли, 7 класс · Мхи: кукушкин лён и сфагнум, 7 класс · Папоротники, хвощи и плауны, 7 класс · Климат, воды, почвы и природные зоны России, 8 класс · Великие открытия, Возрождение и Реформация, 7 класс · Голосеменные растения, 7 класс · Покрытосеменные: классы и семейства, 7 класс · Химическая связь, 8 класс · Логические операции и таблицы истинности, 8 класс · Поиск информации и проверка источников, 7 класс · Население России: плотность, движение и расселение, 8 класс · Иван Грозный и Россия XVI–XVII веков, 7 класс · Бактерии, 7 класс · Лишайники, 7 класс · Степень окисления и ОВР, 8 класс · Просвещение, революции и промышленный переворот, 8 класс · Одноклеточные и простейшие, 8 класс · Кишечнополостные и гидра, 8 класс · Членистоногие, 8 класс · Моллюски, 8 класс · Рыбы, 8 класс · Земноводные, 8 класс · Пресмыкающиеся, 8 класс · Птицы, 8 класс · Млекопитающие, 8 класс · Дворцовые перевороты, Екатерина II и Павел I, 8 класс · Текстовые документы, 7 класс · Растровая и векторная графика, 7 класс · Компьютерные презентации, 7 класс · Линейные программы на Python, 8 класс · Ветвления, циклы и строки Python, 8 класс · Кодирование информации, 7 класс · Алгоритмы, 8 класс · Движения Земли и освещение, 5 класс · Междуречье и Вавилон, 5 класс · Влажность, облака и осадки, 6 класс · Первобытные люди, 5 класс · Биосфера и наблюдения, 6 класс · Древняя Индия, 5 класс · Воздушные массы и пояса, 7 класс · Древний Китай, 5 класс · Устройство компьютера и память, 7 класс · Программное обеспечение, 7 класс · Географическое положение России, 8 класс · Византия и Юстиниан, 6 класс · Строение вещества, 7 класс · Внутренняя энергия и теплопередача, 8 класс · Плавление и отвердевание, 8 класс · Испарение, кипение и конденсация, 8 класс · Влажность воздуха, 8 класс · Энергия топлива и КПД двигателя, 8 класс · Сила тяжести и вес тела, 7 класс · Сила упругости и закон Гука, 7 класс · Сила трения и инерция, 7 класс · Электрический заряд и электризация, 8 класс · Электрическое поле и закон Кулона, 8 класс · Давление жидкости и закон Паскаля, 7 класс · Давление газа и атмосферы, 7 класс · Закон Архимеда и плавание тел, 7 класс · Соединение проводников, 8 класс · Работа и мощность тока, 8 класс · Механическая работа и мощность, 7 класс · Простые механизмы: рычаг и блоки, 7 класс · Кинетическая и потенциальная энергия, 7 класс · Магнитное поле и электромагниты, 8 класс · Электромагнитная индукция, 8 класс · Измерения, цена деления и погрешность, 7 класс · Ткани, органы и системы органов человека · Сердце, сосуды и круги кровообращения · Нервная система и рефлексы · Электролитическая диссоциация · Полные и сокращённые ионные уравнения · Качественные реакции на ионы · Равномерное и равноускоренное движение, графики · Законы Ньютона · Импульс и закон сохранения импульса · Электронные таблицы: формулы и ссылки · Скелет и мышцы · Кровь и иммунитет · Дыхание человека · Пищеварение человека · Свободное падение · Скорость химической реакции · Отечественная война 1812 года · Реформы Александра II · Обмен веществ и витамины · Анализаторы: зрение и слух · Эндокринная система · Галогены · Сера и её соединения · Азот и фосфор · Движение по окружности · Закон всемирного тяготения · Механические колебания и волны, звук · Строение атома и ядра, радиоактивность · Выделение и кожа · Металлы: общие свойства и ряд активности · Углерод и кремний · Щелочные и щелочноземельные металлы · Железо и алюминий · Высшая нервная деятельность · Механическая энергия и закон её сохранения · Электромагнитное поле и электромагнитные волны · Россия при Николае I · Крымская война · Россия при Александре III · Списки и циклы в Python · Промышленность России · Транспорт России · Культура России XIX века · Генетическая связь неорганических веществ · Моделирование и формализация · Организм человека и системы органов · Пищевые связи в природе · Семейный бюджет и финансовый план · Социальные сферы, группы и отношения · Права и обязанности несовершеннолетних · Конституция и органы власти · Культура и образование · Свет, тень и полутень · Отражение света и плоское зеркало · Преломление света · Линзы и построение изображения · Фокусное расстояние и оптическая сила · Южная Америка: климат, рельеф и воды · ДНК, РНК и биосинтез белка · Законы Менделя и генетические задачи · Алканы и алкены · Поиск и отбор записей в базе данных · Арабский мир и возникновение ислама · Первая мировая война · СССР в 1920–1930-е годы · Холодная война и послевоенный мир · Дисперсия света и цвет · Базы данных: таблицы, поля и записи · Центральная Россия: население и хозяйство · Африка: природа и население · Великая Отечественная война · Россия в конце XX — начале XXI века · Австралия и Океания: природа и население · Северная Америка: природа и страны · Евразия: природные связи и страны · Первоначальные понятия об органических веществах · Расчёты с примесями и выходом продукта · Алкины и ароматические углеводороды · Эволюция и усложнение животного мира, 8 класс · Классификация организмов, 5 класс · Признаки живого и уровни организации, 5 класс · Размножение и индивидуальное развитие человека, 9 класс · Океаны: течения, свойства воды и жизнь · Сфера услуг России: центры, рекреация и доступность · Поволжье и Юг Европейской части России · Религия: традиции и свобода совести · Информационное пространство: правда и фейк · Спирты и фенолы · Альдегиды и карбоновые кислоты · Сложные эфиры и жиры · Северо-Запад и Европейский Север России · Урал: район, ресурсы и население · Сибирь и Дальний Восток: территория и ресурсы · Наша страна и её символы · Стороны горизонта и компас · История России и лента времени · Животные: группы, размножение и развитие · Семейный бюджет: доходы и расходы · Углеводы, амины и аминокислоты · Изомерия и номенклатура органических веществ · МКТ и газовые законы · Уравнение состояния идеального газа · Электрическое поле: потенциал и напряжённость · Сила Ампера и сила Лоренца · Переменный ток и трансформатор · Фотоэффект и энергия фотона · проценты, 6 класс · конструктор тестов · все тренажёры для школьников · все бесплатные инструменты.