diff --git a/frontend/textbooks/physics_10_ch2.html b/frontend/textbooks/physics_10_ch2.html index 9588403..c9cd5e2 100644 --- a/frontend/textbooks/physics_10_ch2.html +++ b/frontend/textbooks/physics_10_ch2.html @@ -1334,34 +1334,822 @@ function build_p12(){ function build_p13(){ const box = document.getElementById('p13-body'); let html = ''; - html += makeCard('theory', "Количество теплоты", "§13", ` -

Количество теплоты — этот параграф в разработке (Phase 1+).

-

Здесь появятся: теория, формулы, разобранные примеры и 3–4 интерактива в стиле «алгебры 11» — таблицы, симуляции, ползунки, drag-and-drop и автопроверяемые тренажёры.

-

- Phase 0: создан скелет учебника. Phase 2+: наполнение этого § содержанием по учебнику «Физика 10» (Беларусь, 2019). -

+ + /* THEORY 1 — Количество теплоты и удельная теплоёмкость */ + html += makeCard('theory', "Количество теплоты и удельная теплоёмкость", "§13", ` +

Количество теплоты $Q$ — энергия, передаваемая телу при теплообмене (без совершения работы). Единица — джоуль (Дж).

+

Для нагревания или охлаждения (без фазового перехода):

+

$$Q = c\\,m\\,\\Delta T$$

+ +

Удельная теплоёмкость — это $Q$, нужное, чтобы нагреть 1 кг вещества на 1 К. Характеристика вещества:

+ + + + + + + + + +
Вещество$c$, Дж/(кг·К)
Вода4200
Воздух1000
Алюминий920
Железо460
Медь390
+

Вода имеет аномально большую $c$: поэтому моря медленно нагреваются и медленно остывают — именно так формируется морской климат.

`); + + /* THEORY 2 — Фазовые переходы */ + html += makeCard('rule', "Фазовые переходы: плавление и парообразование", "§13", ` +

Плавление и кристаллизация (температура не меняется):

+

$$Q = \\lambda\\,m$$

+ +

Парообразование и конденсация:

+

$$Q = r\\,m$$

+ +

Важно: $r > \\lambda$ — испарение требует значительно больше энергии, чем плавление. Поэтому ожог паром гораздо опаснее ожога кипятком.

+ `); + + /* THEORY 3 — Сгорание топлива и тепловой баланс */ + html += makeCard('example', "Сгорание топлива. Уравнение теплового баланса", "§13", ` +

Сгорание топлива:

+

$$Q = q\\,m$$

+ +

Уравнение теплового баланса для изолированной системы (нет теплообмена с окружением):

+

$$\\sum Q_i = 0$$

+

Теплота, отданная горячими телами, равна теплоте, полученной холодными:

+

$$Q_{отд} = Q_{пол}$$

+

Пример. В калориметр наливают холодную воду и опускают горячий кусок металла. Установится общая температура $T$, при которой

+

$$c_1 m_1 (T - T_1) = c_2 m_2 (T_2 - T)$$

+

отсюда:

+

$$T = \\dfrac{c_1 m_1 T_1 + c_2 m_2 T_2}{c_1 m_1 + c_2 m_2}$$

+ `); + + /* INTERACTIVE 1 — Универсальный калькулятор Q */ + html += `
+
ИНТЕРАКТИВ 1
Калькулятор количества теплоты $Q$
+
Выбери тип процесса — введи параметры — получи формулу и значение в Дж и кДж.
+
+ + + + +
+
+
+
+
+
`; + + /* INTERACTIVE 2 — График нагревания и плавления льда */ + html += `
+
ИНТЕРАКТИВ 2
График нагревания льда → воды → пара
+
Меняй массу — четыре сегмента ломаной: нагрев льда, плавление, нагрев воды, испарение.
+
+ +
+
+ Лёд + Плавление + Вода + Испарение +
+
+ +
+
+
`; + + /* INTERACTIVE 3 — DnD сортер */ + html += `
+
ИНТЕРАКТИВ 3
Какой это тепловой процесс?
+
6 явлений — 4 типа процессов.
+
6 ситуаций — 4 ящика
+
+
+
Нагревание/охлаждение
+
Плавление/кристаллизация
+
Парообразование/конденсация
+
Сгорание топлива
+
+
+
+
`; + + /* INTERACTIVE 4 — Тренажёр теплоты */ + html += `
+
ИНТЕРАКТИВ 4
Тренажёр теплоты
+
6 задач. $c_{воды} = 4200$, $\\lambda_{льда} = 3{,}3 \\cdot 10^5$, $r_{воды} = 2{,}26 \\cdot 10^6$, $q_{бенз} = 4{,}4 \\cdot 10^7$ (СИ). Допуск $\\pm 5\\%$.
+
Задача 1 / 6Очки: 0 / 6
+
+
+ ответ = + + + +
+
+
`; + html += secNav('p12', 'p14'); html += readButton('p13'); + box.innerHTML = html; renderMath(box); + + /* IV1 — Универсальный калькулятор Q */ + (function(){ + const tabs = document.getElementById('p13-iv1-tabs'); + const inpsBox = document.getElementById('p13-iv1-inputs'); + const out = document.getElementById('p13-iv1-out'); + const fb = document.getElementById('p13-iv1-fb'); + const used = new Set(); let _done = false; + let mode = 'heat'; + const C_MAP = { water:4200, air:1000, alum:920, iron:460, copper:390 }; + const C_LBL = { water:'Вода', air:'Воздух', alum:'Алюминий', iron:'Железо', copper:'Медь' }; + const L_MAP = { ice:330000, lead:25000, iron:270000 }; + const L_LBL = { ice:'Лёд (330 кДж/кг)', lead:'Свинец (25 кДж/кг)', iron:'Железо (270 кДж/кг)' }; + const R_MAP = { water:2260000, eth:360000, alc:850000 }; + const R_LBL = { water:'Вода (2260 кДж/кг)', eth:'Эфир (360 кДж/кг)', alc:'Спирт (850 кДж/кг)' }; + const Q_MAP = { gas:4.4e7, coal:2.9e7, wood:1.3e7 }; + const Q_LBL = { gas:'Бензин (44 МДж/кг)', coal:'Уголь (29 МДж/кг)', wood:'Дрова (13 МДж/кг)' }; + + function selectHTML(id, map, lblMap){ + let h = ''; + return h; + } + function field(id, label, val){ + return ''; + } + function pickField(id, label, mapHtml){ + return ''; + } + function build(){ + let h = ''; + if(mode === 'heat'){ + h += pickField('p13-iv1-sub','Вещество',selectHTML('p13-iv1-c', C_MAP, C_LBL)); + h += field('p13-iv1-m','$m$, кг','1'); + h += field('p13-iv1-dt','$\\Delta T$, К','50'); + } else if(mode === 'melt'){ + h += pickField('p13-iv1-sub','Вещество',selectHTML('p13-iv1-lam', L_MAP, L_LBL)); + h += field('p13-iv1-m','$m$, кг','1'); + } else if(mode === 'evap'){ + h += pickField('p13-iv1-sub','Вещество',selectHTML('p13-iv1-r', R_MAP, R_LBL)); + h += field('p13-iv1-m','$m$, кг','1'); + } else { + h += pickField('p13-iv1-sub','Топливо',selectHTML('p13-iv1-q', Q_MAP, Q_LBL)); + h += field('p13-iv1-m','$m$, кг','1'); + } + inpsBox.innerHTML = h; + renderMath(inpsBox); + out.innerHTML = ''; + fb.style.display = 'none'; + } + function num(id){ const el = document.getElementById(id); return el ? parseFloat((el.value||'').replace(',','.')) : NaN; } + function fmtJ(v){ const k = v/1000, M = v/1e6; if(Math.abs(v) >= 1e6) return v.toExponential(2)+' Дж ($\\approx '+M.toFixed(2)+'$ МДж)'; if(Math.abs(v) >= 1000) return v.toFixed(0)+' Дж ($= '+k.toFixed(1)+'$ кДж)'; return v.toFixed(1)+' Дж'; } + function calc(){ + let Q = 0, res = ''; + const m = num('p13-iv1-m'); + if(!isFinite(m) || m <= 0){ feedback(fb,false,'✗ Масса должна быть положительной.'); return; } + if(mode === 'heat'){ + const sel = document.getElementById('p13-iv1-c').value; + const c = C_MAP[sel]; + const dT = num('p13-iv1-dt'); + if(!isFinite(dT)){ feedback(fb,false,'✗ Введи $\\Delta T$.'); return; } + Q = c * m * dT; + res = '$Q = c\\,m\\,\\Delta T = '+c+' \\cdot '+m+' \\cdot '+dT+' = '+Q.toFixed(0)+'$ Дж'; + } else if(mode === 'melt'){ + const sel = document.getElementById('p13-iv1-lam').value; + const lam = L_MAP[sel]; + Q = lam * m; + res = '$Q = \\lambda\\,m = '+lam.toExponential(2)+' \\cdot '+m+' = '+Q.toFixed(0)+'$ Дж'; + } else if(mode === 'evap'){ + const sel = document.getElementById('p13-iv1-r').value; + const r = R_MAP[sel]; + Q = r * m; + res = '$Q = r\\,m = '+r.toExponential(2)+' \\cdot '+m+' = '+Q.toFixed(0)+'$ Дж'; + } else { + const sel = document.getElementById('p13-iv1-q').value; + const q = Q_MAP[sel]; + Q = q * m; + res = '$Q = q\\,m = '+q.toExponential(2)+' \\cdot '+m+' = '+Q.toFixed(0)+'$ Дж'; + } + out.innerHTML = '
'+res+'
' + + '
Ответ: '+fmtJ(Q)+'
'; + renderMath(out); + feedback(fb, true, '✓ Вычислено.'); + used.add(mode); + if(!_done && used.size === 4){ _done = true; addXp(10,'p13-iv1'); bumpProgress('p13', 15); } + } + tabs.querySelectorAll('button').forEach(b => { + b.addEventListener('click', () => { + mode = b.dataset.mode; + tabs.querySelectorAll('button').forEach(x => { x.className = 'btn'; }); + b.className = 'btn primary'; + build(); + }); + }); + document.getElementById('p13-iv1-go').addEventListener('click', calc); + build(); + })(); + + /* IV2 — График нагревания льда */ + (function(){ + const svg = document.getElementById('p13-iv2-svg'); + const mIn = document.getElementById('p13-iv2-m'); + const mL = document.getElementById('p13-iv2-mL'); + const info = document.getElementById('p13-iv2-info'); + const seen = new Set(); let _done = false; + const C_ICE = 2100, C_WATER = 4200, LAMBDA = 330000, R_VAP = 2260000; + + function render(){ + const m = +mIn.value; + mL.textContent = m.toFixed(1); + // Q-сегменты в Дж + const Q1 = C_ICE * m * 20; // -20 → 0 + const Q2 = LAMBDA * m; // плавление + const Q3 = C_WATER * m * 100; // 0 → 100 + const Q4 = R_VAP * m; // испарение + // в кДж для оси X + const q1 = Q1/1000, q2 = Q2/1000, q3 = Q3/1000, q4 = Q4/1000; + const Qtotal_kJ = q1 + q2 + q3 + q4; + // оси: X 0..6000 кДж × Y -20..120 °C + const W=420, H=280, pad=44; + // расширяем X-предел чтобы Q4 поместилось + const xMax = Math.ceil((Qtotal_kJ + 200) / 500) * 500; + // axes2D рисует целые тики; используем напрямую координатную сетку + // Зайдём в систему: вычислим toX/toY вручную + const xmin = 0, xmax = xMax, ymin = -20, ymax = 120; + const ux = (W - 2*pad) / (xmax - xmin); + const uy = (H - 2*pad) / (ymax - ymin); + const toX = v => pad + (v - xmin) * ux; + const toY = v => H - pad - (v - ymin) * uy; + let g = ''; + g += ''; + // сетка X + g += ''; + const xStep = xMax / 10; + for(let xv = 0; xv <= xMax; xv += xStep){ + g += ''; + } + for(let yv = -20; yv <= 120; yv += 20){ + g += ''; + } + g += ''; + // оси (Y=0 линия) + g += ''; + g += ''; + // подписи осей + g += 'Q, кДж'; + g += 'T, °C'; + // тики X + g += ''; + for(let xv = 0; xv <= xMax; xv += xStep){ + g += ''+Math.round(xv)+''; + } + for(let yv = -20; yv <= 120; yv += 20){ + g += ''+yv+''; + } + g += ''; + + // Сегменты ломаной + let xCur = 0; + // 1) лёд -20 → 0 (голубой) + g += ''; + xCur += q1; + // 2) плавление 0 → 0 (синий пунктир) + g += ''; + xCur += q2; + // 3) вода 0 → 100 (оранжевый) + g += ''; + xCur += q3; + // 4) испарение 100 → 100 (красный пунктир) + g += ''; + xCur += q4; + // точки переходов + let xMark = 0; + const marks = [ + {x:xMark, y:-20, color:'#0ea5e9'}, + {x:(xMark+=q1), y:0, color:'#2563eb'}, + {x:(xMark+=q2), y:0, color:'#ea580c'}, + {x:(xMark+=q3), y:100, color:'#dc2626'}, + {x:(xMark+=q4), y:100, color:'#7c2d12'}, + ]; + marks.forEach(p => { g += ''; }); + + svg.innerHTML = g; + + const totalMJ = Qtotal_kJ/1000; + info.innerHTML = '
Масса: $m = '+m.toFixed(1)+'$ кг.
' + + '
$Q_1 = c_{льда}\\,m\\,\\Delta T = 2100 \\cdot '+m.toFixed(1)+' \\cdot 20 = '+Q1.toFixed(0)+'$ Дж $\\approx '+q1.toFixed(0)+'$ кДж
' + + '
$Q_2 = \\lambda\\,m = '+LAMBDA+' \\cdot '+m.toFixed(1)+' = '+Q2.toFixed(0)+'$ Дж $\\approx '+q2.toFixed(0)+'$ кДж
' + + '
$Q_3 = c_{воды}\\,m \\cdot 100 = 4200 \\cdot '+m.toFixed(1)+' \\cdot 100 = '+Q3.toFixed(0)+'$ Дж $\\approx '+q3.toFixed(0)+'$ кДж
' + + '
$Q_4 = r\\,m = '+R_VAP+' \\cdot '+m.toFixed(1)+' = '+Q4.toFixed(0)+'$ Дж $\\approx '+q4.toFixed(0)+'$ кДж
' + + '
Итого: $Q_{общ} = Q_1+Q_2+Q_3+Q_4 \\approx '+totalMJ.toFixed(2)+'$ МДж
'; + renderMath(info); + + seen.add(Math.round(m*10)); + if(!_done && seen.size >= 4){ _done = true; addXp(10,'p13-iv2'); bumpProgress('p13', 15); } + } + mIn.addEventListener('input', render); + render(); + })(); + + /* IV3 — DnD сортер: тип процесса */ + (function(){ + const items = [ + { id:'b1', cat:'heat', html:'Нагрев кастрюли с водой на плите' }, + { id:'b2', cat:'melt', html:'Тает лёд в стакане чая' }, + { id:'b3', cat:'evap', html:'Кипит чайник на огне' }, + { id:'b4', cat:'burn', html:'Сжигание бензина в двигателе' }, + { id:'b5', cat:'heat', html:'Чашка кофе постепенно остывает' }, + { id:'b6', cat:'melt', html:'Замерзает вода в формочке' }, + ]; + const sorter = setupSorter({ + poolId:'p13-iv3-pool', + scopeSelector:'#p13-iv3', + items: items, + cats:['heat','melt','evap','burn'], + columnLayout:false, + }); + document.getElementById('p13-iv3-check').addEventListener('click', () => { + const fb = document.getElementById('p13-iv3-fb'); + const placedCount = items.filter(it => sorter.placed[it.id]).length; + const correct = items.filter(it => sorter.placed[it.id] === it.cat).length; + if(placedCount < items.length){ feedback(fb, false, '✗ Размести все 6 явлений.'); return; } + if(correct === items.length){ feedback(fb, true, '✓ Все 6 верно! +10 XP'); addXp(10,'p13-iv3'); bumpProgress('p13', 15); } + else feedback(fb, false, '✗ Правильно ' + correct + ' из 6. Попробуй ещё.'); + }); + document.getElementById('p13-iv3-reset').addEventListener('click', () => { sorter.reset(); document.getElementById('p13-iv3-fb').style.display = 'none'; }); + })(); + + /* IV4 — Тренажёр теплоты */ + (function(){ + const Q = [ + { q:'Нагреть 2 кг воды от 20°C до 80°C. $Q$ в кДж?', ans:504, tol:10, hint:'$Q = c m \\Delta T = 4200 \\cdot 2 \\cdot 60 = 504000$ Дж = 504 кДж' }, + { q:'Растопить 0{,}5 кг льда при 0°C. $Q$ в кДж?', ans:165, tol:5, hint:'$Q = \\lambda m = 330000 \\cdot 0{,}5 = 165$ кДж' }, + { q:'Испарить 1 кг воды при 100°C. $Q$ в кДж?', ans:2260, tol:50, hint:'$Q = r m = 2{,}26 \\cdot 10^6 \\cdot 1 = 2260$ кДж' }, + { q:'Сжечь 0{,}5 кг бензина ($q = 4{,}4 \\cdot 10^7$ Дж/кг). $Q$ в МДж?', ans:22, tol:1, hint:'$Q = q m = 4{,}4 \\cdot 10^7 \\cdot 0{,}5 = 2{,}2 \\cdot 10^7$ Дж = 22 МДж' }, + { q:'В калориметр налили 100 г воды при 20°C и опустили 200 г меди при 100°C ($c_{Cu} = 390$). Конечная $T$ в °C?', ans:33, tol:1.5, hint:'$4200 \\cdot 0{,}1 \\cdot (T-20) = 390 \\cdot 0{,}2 \\cdot (100-T)$ → $T \\approx 32{,}5$°C' }, + { q:'Нагреть 1 кг алюминия ($c = 920$) от 20°C до 100°C. $Q$ в кДж?', ans:73.6, tol:2, hint:'$Q = 920 \\cdot 1 \\cdot 80 = 73600$ Дж = 73{,}6 кДж' }, + ]; + let i = 0, score = 0; + function show(){ + if(i >= Q.length){ + document.getElementById('p13-iv4-q').innerHTML = 'Готово! Результат: ' + score + ' / ' + Q.length; + if(score === Q.length){ addXp(15, 'p13-iv4'); bumpProgress('p13', 25); } + else if(score >= 4){ addXp(8, 'p13-iv4'); bumpProgress('p13', 15); } + return; + } + document.getElementById('p13-iv4-i').textContent = (i+1); + document.getElementById('p13-iv4-s').textContent = score; + document.getElementById('p13-iv4-q').innerHTML = Q[i].q; + document.getElementById('p13-iv4-ans').value = ''; + renderMath(document.getElementById('p13-iv4-q')); + document.getElementById('p13-iv4-fb').style.display = 'none'; + } + function go(){ + if(i >= Q.length) return; + const fb = document.getElementById('p13-iv4-fb'); + const raw = document.getElementById('p13-iv4-ans').value.replace(',', '.'); + const ans = parseFloat(raw); + if(isNaN(ans)){ feedback(fb, false, '✗ Введи число.'); return; } + if(Math.abs(ans - Q[i].ans) <= Q[i].tol + 0.001){ score++; feedback(fb, true, '✓ Верно! '+Q[i].hint+'. Дальше ▶'); } + else feedback(fb, false, '✗ Неверно. Ответ: $'+Q[i].ans+'$. '+Q[i].hint+'. Дальше ▶'); + document.getElementById('p13-iv4-s').textContent = score; + i++; + setTimeout(show, 1800); + } + document.getElementById('p13-iv4-go').addEventListener('click', go); + document.getElementById('p13-iv4-ans').addEventListener('keydown', e => { if(e.key === 'Enter') go(); }); + document.getElementById('p13-iv4-start').addEventListener('click', () => { i = 0; score = 0; show(); }); + show(); + })(); + wireReadBtn('p13'); } function build_p14(){ const box = document.getElementById('p14-body'); let html = ''; - html += makeCard('theory', "Первый закон термодинамики", "§14", ` -

Первый закон термодинамики — этот параграф в разработке (Phase 1+).

-

Здесь появятся: теория, формулы, разобранные примеры и 3–4 интерактива в стиле «алгебры 11» — таблицы, симуляции, ползунки, drag-and-drop и автопроверяемые тренажёры.

-

- Phase 0: создан скелет учебника. Phase 2+: наполнение этого § содержанием по учебнику «Физика 10» (Беларусь, 2019). -

+ + /* THEORY 1 — Формулировка первого закона ТД */ + html += makeCard('theory', "Формулировка первого закона термодинамики", "§14", ` +

Первый закон термодинамики — закон сохранения энергии для термодинамической системы:

+

$$\\Delta U = Q + A_{внеш}$$

+
    +
  • $\\Delta U$ — изменение внутренней энергии системы;
    • +
  • $Q$ — количество теплоты, переданное системе ($Q > 0$, если получено);
    • +
  • $A_{внеш}$ — работа внешних сил над системой.
    • +
+

Через работу газа (учитывая $A_{внеш} = -A_{газ}$):

+

$$Q = \\Delta U + A_{газ}$$

+

Словами: теплота, полученная газом, расходуется на изменение его внутренней энергии и на совершение работы газом.

+

Правила знаков:

+ + + + + + + +
Величина$> 0$$< 0$
$Q$газ получаетгаз отдаёт
$A_{газ}$расширениесжатие
$\\Delta U$$T$ растёт$T$ падает
`); + + /* THEORY 2 — Применение к изопроцессам */ + html += makeCard('rule', "Применение к изопроцессам", "§14", ` +

Первый закон $Q = \\Delta U + A_{газ}$ принимает простой вид для каждого изопроцесса.

+

1) Изотермический ($T = \\text{const}$, для идеального газа $\\Delta U = 0$):

+

$$Q = A_{газ}$$

+

Вся подведённая теплота превращается в работу газа.

+

2) Изохорный ($V = \\text{const}$, $A_{газ} = 0$):

+

$$Q = \\Delta U = \\dfrac{3}{2}\\,\\nu R\\,\\Delta T$$

+

Вся теплота идёт на увеличение внутренней энергии.

+

3) Изобарный ($p = \\text{const}$):

+

$$Q = \\Delta U + p\\,\\Delta V$$

+

Часть теплоты — на $\\Delta U$, часть — на работу.

+

4) Адиабатный ($Q = 0$, нет теплообмена):

+

$$\\Delta U = -A_{газ}$$

+

Работа совершается за счёт внутренней энергии: расширение → охлаждение, сжатие → нагрев.

+ `); + + /* THEORY 3 — Адиабатный процесс и примеры */ + html += makeCard('example', "Адиабатный процесс и примеры", "§14", ` +

Адиабатный процесс — без теплообмена ($Q = 0$). Реализуется:

+
    +
  • в теплоизолированных сосудах;
    • +
  • при быстрых процессах — теплообмен не успевает произойти.
    • +
+

Примеры:

+
    +
  • Дизельный двигатель. Быстрое сжатие воздуха разогревает его до $\\sim 700°$C — этого достаточно для самовоспламенения солярки (без свечи зажигания).
    • +
  • Образование облаков. Тёплый влажный воздух поднимается, адиабатно расширяется, охлаждается — водяной пар конденсируется в капли.
    • +
  • Холодильник. Рабочее тело расширяется через дроссель — охлаждается; затем сжимается компрессором — нагревается.
    • +
  • Велонасос. При быстром сжатии воздух заметно нагревается — это адиабатный процесс.
    • +
+

Уравнение Пуассона для адиабаты: $pV^{\\gamma} = \\text{const}$, где $\\gamma = c_p/c_v$ — показатель адиабаты. Для одноатомного газа $\\gamma = 5/3$, для двухатомного $\\gamma = 7/5$.

+ `); + + /* INTERACTIVE 1 — Первый закон в действии (бар-чарт по 4 процессам) */ + html += `
+
ИНТЕРАКТИВ 1
Первый закон в действии
+
Выбери процесс и сдвигай параметр — смотри бар-чарт $Q$, $\\Delta U$, $A_{газ}$.
+
+ + + + +
+
+
+ +
+
+
`; + + /* INTERACTIVE 2 — Калькулятор первого закона */ + html += `
+
ИНТЕРАКТИВ 2
Калькулятор первого закона
+
Введи две величины — получи третью по формуле $Q = \\Delta U + A_{газ}$.
+
+ + + +
+
+
+
+ +
`; + + /* INTERACTIVE 3 — Что неизменно? (квикфайр) */ + html += `
+
ИНТЕРАКТИВ 3
Что неизменно в этом процессе?
+
6 ситуаций. Выбери постоянную величину.
+
Задание 1 / 6Очки: 0 / 6
+
+
+ + + + +
+ +
`; + + /* INTERACTIVE 4 — Тренажёр первого закона */ + html += `
+
ИНТЕРАКТИВ 4
Тренажёр первого закона
+
5 задач. $R = 8{,}3$ Дж/(моль·К). Допуск $\\pm 5\\%$.
+
Задача 1 / 5Очки: 0 / 5
+
+
+ ответ = + + + +
+ +
`; + html += secNav('p13', 'p15'); html += readButton('p14'); + box.innerHTML = html; renderMath(box); + + /* IV1 — Первый закон в действии: бар-чарт */ + (function(){ + const R = 8.314; + const slBox = document.getElementById('p14-iv1-sliders'); + const svg = document.getElementById('p14-iv1-svg'); + const info = document.getElementById('p14-iv1-info'); + const COL = { iso:'#ea580c', hor:'#10b981', bar:'#2563eb', adi:'#7c3aed' }; + const seen = new Set(); let _done = false; + + function getMode(){ const r = document.querySelector('input[name="p14-iv1-proc"]:checked'); return r ? r.value : 'iso'; } + + function buildSliders(){ + const m = getMode(); + let h = ''; + if(m === 'iso'){ + h += ''; + h += ''; + } else if(m === 'hor'){ + h += ''; + } else if(m === 'bar'){ + h += ''; + } else { + h += ''; + } + slBox.innerHTML = h; + renderMath(slBox); + slBox.querySelectorAll('input[type=range]').forEach(i => i.addEventListener('input', render)); + } + + function drawBars(Q, dU, A, mode){ + const W=420, H=240, pad=44; + const innerW = W - 2*pad, innerH = H - 2*pad; + const maxAbs = Math.max(Math.abs(Q), Math.abs(dU), Math.abs(A), 100); + const ySc = innerH / (2 * maxAbs * 1.15); + const y0 = H/2; // ось 0 + const barW = innerW / 4; + const labels = ['Q', 'ΔU', 'A_{газ}']; + const vals = [Q, dU, A]; + const cols = [COL[mode], '#0ea5e9', '#f59e0b']; + let g = ''; + // фон + g += ''; + // ось 0 + g += ''; + g += '0'; + // подсказки уровней + for(const lv of [-maxAbs, -maxAbs/2, maxAbs/2, maxAbs]){ + const y = y0 - lv * ySc; + if(y > pad && y < H - pad){ + g += ''; + g += ''+lv.toFixed(0)+''; + } + } + // бары + vals.forEach((v, i) => { + const cx = pad + innerW * (i+0.5) / 3; + const bx = cx - barW/2; + const h = Math.abs(v) * ySc; + const by = v >= 0 ? y0 - h : y0; + g += ''; + g += ''+labels[i]+''; + const labY = v >= 0 ? by - 6 : by + h + 14; + g += ''+v.toFixed(0)+' Дж'; + }); + svg.innerHTML = g; + } + + function render(){ + const m = getMode(); + let Q = 0, dU = 0, A = 0, descr = '', formula = ''; + const NU = 1; + if(m === 'iso'){ + const T = +document.getElementById('p14-iv1-t').value; + const r = +document.getElementById('p14-iv1-r').value; + document.getElementById('p14-iv1-tL').textContent = T; + document.getElementById('p14-iv1-rL').textContent = r.toFixed(1); + dU = 0; + A = NU * R * T * Math.log(r); + Q = A; + descr = 'Изотермический процесс: $T = \\text{const}$, $\\Delta U = 0$.'; + formula = '$Q = A_{газ} = \\nu RT\\ln(V_2/V_1) = '+A.toFixed(0)+'$ Дж'; + } else if(m === 'hor'){ + const dT = +document.getElementById('p14-iv1-dt').value; + document.getElementById('p14-iv1-dtL').textContent = (dT >= 0 ? '+' : '') + dT; + A = 0; + dU = 1.5 * NU * R * dT; + Q = dU; + descr = 'Изохорный процесс: $V = \\text{const}$, $A_{газ} = 0$.'; + formula = '$Q = \\Delta U = \\tfrac{3}{2}\\nu R \\Delta T = '+dU.toFixed(0)+'$ Дж'; + } else if(m === 'bar'){ + const dT = +document.getElementById('p14-iv1-dt').value; + document.getElementById('p14-iv1-dtL').textContent = (dT >= 0 ? '+' : '') + dT; + dU = 1.5 * NU * R * dT; + A = NU * R * dT; // p ΔV = νR ΔT + Q = dU + A; + descr = 'Изобарный процесс: $p = \\text{const}$. Часть теплоты — на $\\Delta U$, часть — на работу.'; + formula = '$Q = \\Delta U + p\\Delta V = '+dU.toFixed(0)+' + '+A.toFixed(0)+' = '+Q.toFixed(0)+'$ Дж'; + } else { + const av = +document.getElementById('p14-iv1-a').value; + document.getElementById('p14-iv1-aL').textContent = (av >= 0 ? '+' : '') + av; + Q = 0; + A = av; + dU = -A; + descr = 'Адиабатный процесс: $Q = 0$, $\\Delta U = -A_{газ}$.'; + formula = '$\\Delta U = -A_{газ} = '+dU.toFixed(0)+'$ Дж'+(A > 0 ? ' (расширение → охлаждение)' : (A < 0 ? ' (сжатие → нагрев)' : '')); + } + drawBars(Q, dU, A, m); + info.innerHTML = '
'+descr+'
' + + '
'+formula+'
' + + '
Проверка $Q = \\Delta U + A_{газ}$: '+Q.toFixed(0)+' = '+dU.toFixed(0)+' + '+A.toFixed(0)+' ✓
'; + renderMath(info); + seen.add(m); + if(!_done && seen.size === 4){ _done = true; addXp(10,'p14-iv1'); bumpProgress('p14', 15); } + } + document.querySelectorAll('input[name="p14-iv1-proc"]').forEach(r => r.addEventListener('change', () => { buildSliders(); render(); })); + buildSliders(); + render(); + })(); + + /* IV2 — Калькулятор первого закона */ + (function(){ + const tabs = document.getElementById('p14-iv2-tabs'); + const inpsBox = document.getElementById('p14-iv2-inputs'); + const out = document.getElementById('p14-iv2-out'); + const fb = document.getElementById('p14-iv2-fb'); + const used = new Set(); let _done = false; + let mode = 'dU'; + + function field(id, label, val){ + return ''; + } + function build(){ + let h = ''; + if(mode === 'dU'){ + h += field('p14-iv2-Q','$Q$, Дж','500'); + h += field('p14-iv2-A','$A_{газ}$, Дж','300'); + } else if(mode === 'Q'){ + h += field('p14-iv2-dU','$\\Delta U$, Дж','400'); + h += field('p14-iv2-A','$A_{газ}$, Дж','300'); + } else { + h += field('p14-iv2-Q','$Q$, Дж','500'); + h += field('p14-iv2-dU','$\\Delta U$, Дж','200'); + } + inpsBox.innerHTML = h; + renderMath(inpsBox); + out.innerHTML = ''; + fb.style.display = 'none'; + } + function num(id){ const el = document.getElementById(id); return el ? parseFloat((el.value||'').replace(',','.')) : NaN; } + function calc(){ + let res = '', val = 0; + if(mode === 'dU'){ + const Q = num('p14-iv2-Q'), A = num('p14-iv2-A'); + if(![Q,A].every(isFinite)){ feedback(fb,false,'✗ Введи оба числа.'); return; } + val = Q - A; + res = '$\\Delta U = Q - A_{газ} = '+Q+' - ('+A+') = '+val.toFixed(0)+'$ Дж'; + } else if(mode === 'Q'){ + const dU = num('p14-iv2-dU'), A = num('p14-iv2-A'); + if(![dU,A].every(isFinite)){ feedback(fb,false,'✗ Введи оба числа.'); return; } + val = dU + A; + res = '$Q = \\Delta U + A_{газ} = '+dU+' + ('+A+') = '+val.toFixed(0)+'$ Дж'; + } else { + const Q = num('p14-iv2-Q'), dU = num('p14-iv2-dU'); + if(![Q,dU].every(isFinite)){ feedback(fb,false,'✗ Введи оба числа.'); return; } + val = Q - dU; + res = '$A_{газ} = Q - \\Delta U = '+Q+' - ('+dU+') = '+val.toFixed(0)+'$ Дж'; + } + const labels = { dU:'\\Delta U', Q:'Q', A:'A_{газ}' }; + out.innerHTML = '
'+res+'
' + + '
Ответ: $'+labels[mode]+' = '+val.toFixed(0)+'$ Дж
'; + renderMath(out); + feedback(fb, true, '✓ Вычислено.'); + used.add(mode); + if(!_done && used.size === 3){ _done = true; addXp(10,'p14-iv2'); bumpProgress('p14', 15); } + } + tabs.querySelectorAll('button').forEach(b => { + b.addEventListener('click', () => { + mode = b.dataset.find; + tabs.querySelectorAll('button').forEach(x => { x.className = 'btn'; }); + b.className = 'btn primary'; + build(); + }); + }); + document.getElementById('p14-iv2-go').addEventListener('click', calc); + build(); + })(); + + /* IV3 — Что неизменно? */ + (function(){ + const Q = [ + { q:'Изотермический процесс — что постоянно?', ans:'T' }, + { q:'Изохорный процесс — что постоянно?', ans:'V' }, + { q:'Изобарный процесс — что постоянно?', ans:'p' }, + { q:'Адиабатный процесс — какая величина равна нулю?', ans:'Q' }, + { q:'Вода кипит при $T = 100°$C — какой параметр постоянен?', ans:'T' }, + { q:'Газ в герметичном баллоне греют. Что неизменно?', ans:'V' }, + ]; + let i = 0, score = 0; let _done = false; + const box = document.getElementById('p14-iv3'); + function show(){ + const qEl = document.getElementById('p14-iv3-q'); + const fb = document.getElementById('p14-iv3-fb'); + if(i >= Q.length){ + qEl.innerHTML = 'Готово! Результат: ' + score + ' / ' + Q.length; + renderMath(qEl); + if(!_done){ + _done = true; + if(score === Q.length){ addXp(15,'p14-iv3'); bumpProgress('p14', 25); } + else if(score >= 4){ addXp(8,'p14-iv3'); bumpProgress('p14', 15); } + } + return; + } + document.getElementById('p14-iv3-i').textContent = (i+1); + document.getElementById('p14-iv3-s').textContent = score; + qEl.innerHTML = Q[i].q; + renderMath(qEl); + fb.style.display = 'none'; + } + box.querySelectorAll('button[data-ans]').forEach(b => { + b.addEventListener('click', () => { + if(i >= Q.length) return; + const fb = document.getElementById('p14-iv3-fb'); + const ans = b.dataset.ans; + if(ans === Q[i].ans){ score++; feedback(fb, true, '✓ Верно! Дальше ▶'); } + else { + const labels = {T:'$T = \\text{const}$', V:'$V = \\text{const}$', p:'$p = \\text{const}$', Q:'$Q = 0$'}; + feedback(fb, false, '✗ Неверно. Правильно: '+labels[Q[i].ans]+'. Дальше ▶'); + } + document.getElementById('p14-iv3-s').textContent = score; + i++; + setTimeout(show, 1500); + }); + }); + show(); + })(); + + /* IV4 — Тренажёр первого закона */ + (function(){ + const Q = [ + { q:'Газ получил $Q = 500$ Дж тепла и совершил работу $A_{газ} = 300$ Дж. Найди $\\Delta U$ в Дж.', ans:200, tol:5, hint:'$\\Delta U = Q - A = 500 - 300 = 200$' }, + { q:'Изохорно нагрели 1 моль газа на $\\Delta T = 50$ К. $\\Delta U$ в Дж?', ans:622, tol:30, hint:'$\\Delta U = \\tfrac{3}{2}\\nu R\\Delta T = 1{,}5 \\cdot 1 \\cdot 8{,}3 \\cdot 50 \\approx 622$' }, + { q:'Изотермически 1 моль газа при $T = 300$ К расширили вдвое ($V_2 = 2V_1$). $Q$ в Дж?', ans:1726, tol:50, hint:'$Q = A = \\nu RT\\ln 2 = 8{,}3 \\cdot 300 \\cdot 0{,}693 \\approx 1726$' }, + { q:'В адиабатном процессе газ совершил $A_{газ} = 400$ Дж. $\\Delta U$ в Дж (со знаком)?', ans:-400, tol:5, hint:'$Q = 0 \\Rightarrow \\Delta U = -A = -400$' }, + { q:'Газ изобарно расширился, при этом $\\Delta U = 600$ Дж, $A_{газ} = 400$ Дж. $Q$ в Дж?', ans:1000, tol:20, hint:'$Q = \\Delta U + A = 600 + 400 = 1000$' }, + ]; + let i = 0, score = 0; + function show(){ + if(i >= Q.length){ + document.getElementById('p14-iv4-q').innerHTML = 'Готово! Результат: ' + score + ' / ' + Q.length; + if(score === Q.length){ addXp(15, 'p14-iv4'); bumpProgress('p14', 25); } + else if(score >= 3){ addXp(8, 'p14-iv4'); bumpProgress('p14', 15); } + return; + } + document.getElementById('p14-iv4-i').textContent = (i+1); + document.getElementById('p14-iv4-s').textContent = score; + document.getElementById('p14-iv4-q').innerHTML = Q[i].q; + document.getElementById('p14-iv4-ans').value = ''; + renderMath(document.getElementById('p14-iv4-q')); + document.getElementById('p14-iv4-fb').style.display = 'none'; + } + function go(){ + if(i >= Q.length) return; + const fb = document.getElementById('p14-iv4-fb'); + const raw = document.getElementById('p14-iv4-ans').value.replace(',', '.'); + const ans = parseFloat(raw); + if(isNaN(ans)){ feedback(fb, false, '✗ Введи число.'); return; } + if(Math.abs(ans - Q[i].ans) <= Q[i].tol + 0.001){ score++; feedback(fb, true, '✓ Верно! '+Q[i].hint+'. Дальше ▶'); } + else feedback(fb, false, '✗ Неверно. Ответ: $'+Q[i].ans+'$. '+Q[i].hint+'. Дальше ▶'); + document.getElementById('p14-iv4-s').textContent = score; + i++; + setTimeout(show, 1800); + } + document.getElementById('p14-iv4-go').addEventListener('click', go); + document.getElementById('p14-iv4-ans').addEventListener('keydown', e => { if(e.key === 'Enter') go(); }); + document.getElementById('p14-iv4-start').addEventListener('click', () => { i = 0; score = 0; show(); }); + show(); + })(); + wireReadBtn('p14'); }