Молекулярная физика. Термодинамика —Каталог задач по ЕГЭ - Физика

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#84992

Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, график которого изображён на рисунке в координатах $V − P$ , где $P$ – давление газа, $V$ – его объем. Определите, получает газ теплоту или отдаёт в процессах 1–2 и 2–3. Ответ поясните, опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики.

$PIC$

Показать ответ и решение

Определим типы процессов из графика:
1-2 : изохорный, $V = const$ ;
2-3 : $V- =const p$ ;
1. По первому закону термодинамики

Q = ΔU + A, (1)

где $ΔU$ – изменение внутренней энергии, $A$ – работа газа.
Внутренняя энергия равна

3 U = 2νRT, (2)

где $ν$ – количество газа, $T$ – температура газа.
Из уравнения Менделеева-Клапейрона:

pV =νRT

Тогда для процесса 1-2 следует, что при увеличении давления - увеличивается температура.
Значит в процессе 1-2 работа равна нулю, т.к. $V = const$ .
Значит количество теплоты увеличивается за счёт увеличения внутренней энергии(увеличении температуры).
Следовательно, газ получается количество теплоты в процессе 1-2.
Рассмотрим процесс 2-3, т.к. $V- p = const$ , то давление и объём увеличиваются, как и температура.
Значит в процессе 2-3 газ получает количество теплоты.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 2#84088

В длинном, вертикальном, герметичном, цилиндрическом сосуде расположен легкий теплоизолированный поршень, разделяющий сосуд на две равные части. Поршень внутри сосуда может перемещаться без трения. В начальном состоянии в нижней и верхней части сосуда находится идеальный одноатомный газ при давлении $P0$ , объёме $V0$ и температуре $T0$ . Торцы цилиндрического сосуда (нижнее и верхнее основание сосуда) выполнены из теплопроводящего материала, а боковые стенки сосуда теплоизолированы. К нижнему основанию происходит медленный подвод тепла, а газ, располагающийся в верхней части сосуда свободно обменивается теплом с окружающей средой, температура которой остается постоянной и равной $T0$ . Нарисуйте график процесса на $pV$ -диаграмме, который происходит с газом в верхней и нижней части сосуда. Укажите, какие закономерности Вы использовали для объяснения.

$PIC$

Показать ответ и решение

$PIC$

Так как поршень легкий и может свободно перемещаться, то $p1 =p2$ . Так как нижнему торцу подводят тепло, то поршень начинает смещаться вверх и от верхнего торца сосуда будет все время отводиться некоторое количество теплоты, при этом температура в верхней части сосуда будет постоянна, то есть процесс изотермический.
Поршень перемещается наверх, значит, объём газа в верхней части сосуда уменьшается. По закону Бойля-Мариотта

pV = const⇒ p = const. V

давление $p$ увеличивается.

$PIC$

В нижней части сосуда объём увеличивается, и давление увеличивается (так как давление в нижней и верхней части сосуда одинаково). Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона:

pV =νRT

где $ν$ — количество вещества, $R$ — универсальная газовая постоянная, $T$ — абсолютная температура.
То есть температура газа также увеличивается.
Суммарный объём сосуда равен $2V0$ , значит, объём нижней части сосуда равен

2V0 − Vн = Vв

Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона для верхней части сосуда

pвVв =νRT0.

Тогда

νRT0 pн(2V0− Vн)= νRT0 ⇒ pн = 2V0−-Vн

$PIC$

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 3#61691

Стеклянный сосуд, содержащий влажный воздух при $∘ t1 = 30 C$ , плотно закрыли крышкой и нагрели до $∘ t2 = 50C$ . Опираясь на законы молекулярной физики, объясните, как изменятся при этом парциальное давление водяного пара и относительная влажность воздуха в сосуде.
Основная волна 2016

Показать ответ и решение

Учитывая, что сосуд с паром жесткий, получаем изохорный процесс, при котором объем остается неизменным. Тогда из уравнения Менделеева-Клайперона следует отношение

p p T1 = T2, 1 2

где $p1$ и $p2$ парциальные давления паров при температурах $T1,$ $T2$ соответственно. При увеличении температуры получаем, что $T > T 2 1$ и из соотношения следует, что и $p > p 2 1$ , то есть давление увеличивается.

При увеличении температуры плотность насыщенного пара $pH$ будет увеличиваться, а плотность пара в сосуде $m- ρпара = V ,$ где $m$ – масса пара, $V$ – объём сосуда.
Не изменяется (так как сосуд герметичный, масса газов не меняется). Так как относительная влажность воздуха определяется выражением

φ= ρпара 100%, ρH

то относительная влажность воздуха уменьшится.
Ответ: давление увеличится, относительная влажность уменьшится.

Ответ:

Критерии оценки

Критерии проверки

3 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае сказано как меняется парциальное давление и относительаня влажность) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: записано уравнение Менделеева-Клапейрона, формула относительной влажности, формула плотности)

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеются один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т.п.)

I) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочёт.

И (ИЛИ)

II) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т.п.).

И (ИЛИ)

III) В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения.

IV) При неверном построении или отсутствии рисунка и (или) графика за задачу ставится 2 балла.

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.

Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, но в нём не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.

ИЛИ

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.

ИЛИ

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.

ИЛИ

Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи.

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 4#61690

В стеклянном цилиндре под поршнем при комнатной температуре находятся только водяной пар. Первоначальное состояние системы показано точкой на $pV$ -диаграмме. Медленно перемещая поршень, уменьшают объем при постоянной температуре от $4V0$ до $V0$ . Когда объём достигает значения $2V0$ , на внутренней стороне стенок цилиндра выпадает роса. Постройте график зависимости давления $p$ в цилиндре от объёма $V$ на отрезке от $V0$ до $4V0$ . Укажите, какими закономерностями Вы при этом воспользовались
Основная волна 2012 Демонстрационная волна 2013

$PIC$

Показать ответ и решение

Раз при $2V0$ на стенках цилиндра выпадает роса, то при этом пар становится насыщенным и происходит явление конденсации. Таким образом первый процесс — изотермическое сжатие от $4V0$ до $2V0$ , которое подчиняется закону Бойля-Мариотта. В это время растет относительная влажность $φ$ .

φ = Pв.п. Pн.п.

Заметим, что давление насыщенного пара зависит только от температуры. Так как температура в системе постоянна, то после достижении относительной влажности $100%$ дальнейшее сжатие до $V0$ будет происходить при постоянном давлении $2p0$ . Это легко объясняется через формулу относительной влажности:

P φ = Pв.п.=⇒ Pв.п. =1 ⋅Pн.п. =const н.п.

А также в этом процессе будет происходить конденсация.

$PIC$

Ответ:

Критерии оценки

Критерии проверки

3 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведён правильный ответ (в данном случае – график зависимости давления под поршнем от объёма при постоянной температуре, где верно указаны числовые данные п. 1), и представлено полное верное объяснение (в данном случае – п. 2, 3) с указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае – конденсация пара, зависимость давления насыщенного пара только от температуры, закон Бойля – Мариотта для ненасыщенного пара)

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении содержится один из следующих недостатков.
В объяснении не указаны одно из явлений или один из физических законов, необходимых для полного верного объяснения

ИЛИ

Объяснения представлены не в полном объёме, или в них содержится один логический недочёт

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.

ИЛИ

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.

ИЛИ

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.

ИЛИ

Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 5#61689

В опыте, иллюстрирующем зависимость температуры кипения от давления воздуха, кипение воды под колоколом воздушного насоса происходит уже при комнатной температуре, если давление достаточно мало. Используя график зависимости давления насыщенного пара от температуры, укажите, при какой температуре закипит вода, если под колоколом создать давление 40 гПа. Ответ поясните, указав, какие явления и закономерности Вы использовали для объяснения
Основная волна 2012

$PIC$

Показать ответ и решение

Кипением называется парообразование, которое происходит не только с поверхности жидкости, граничащей с воздухом, но и с поверхности пузырьков насыщенного пара, образующихся в толще жидкости, что резко увеличивает количество испарившейся жидкости. Всплывающие пузырьки вызывают интенсивное перемешивание жидкости. Когда давление внутри пузырьков пара равно сумме атмосферного давления и давления столба жидкости начнется процесс кипени:

pн.п. = pатм+ ρgh

В сосуде $ρgh ≪ pатм$ , поэтому условие возникновения кипения $pн.п. = pатм$ . Следовательно, если давление воздуха под колоколом будет равно 40 гПа, то в соответствии с графиком температура кипения воды составит $30∘C$ .

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 6#61687

В цилиндрическом сосуде под поршнем длительное время находятся вода и ее пар. Поршень начинают вдвигать в сосуд. При этом температура воды и пара остается неизменной. Как будет меняться при этом отношение массы пара к массе жидкости в сосуде? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.
Основная волна 2009

Показать ответ и решение

Так как вода и пар находятся в сосуде длительное время. то пар становится насыщенным (относительная влажность равна 100%)
Из $pV = m-RT μ$ видно ,что при постоянном давлении, температуре уменьшение объема возможно при уменьшении $m$ – массы.Откуда масса газа уменьшается, масса воды увеличивается
При вдвигании поршня в сосуд объем изотермически уменьшили, так как процесс изотермический, то давление насыщенных паров не изменилось. Так как относительная влажность находится по формуле:

p ϕ= pн.п. ⋅100%

где $p$ – давление пара, $pн.п.$ – давление насыщенных паров, то влажность должна увеличиться, но так как относительная влажность 100%, то она не будет увеличиваться, а будет происходить конденсация водяных паров, то есть масса воды будет увеличиться, а масса пара уменьшаться, то есть отношение будет уменьшаться.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 7#61686

В одном сосуде под поршнем находятся только водяной пар при относительной влажности 100% и вода. Во втором сосуде под поршнем находится только воздух. Объём обоих сосудов изотермически уменьшают в два раза. Начертите график в осях $p− V$ для обоих сосудов и обоснуйте их вид, опираясь на физические законы.

Показать ответ и решение

Изобразим на $pV$ диаграмме что происходит с воздухом. По закону Бойля-Мариотта:

p1V1 = p2V2

$PIC$

Теперь изобразим то же самое для воды и водяного пара. Так как давление насыщенного пара зависит лишь от температуры, относительная влажность равна 100 процентам (максимальное значение), то относительная влажность постоянна. Из этого следует, что и давление водяных паров постоянно, поэтому график будет выглядеть следующим образом:

$PIC$

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 8#61685

В трубке постоянного сечения, запаянной с одного конца, находится воздух, закрытый подвижным поршнем. Воздуху в трубке сообщают некоторое количество теплоты, так, что его внутренняя энергия при этом остается неизменной. Затем внутреннюю энергию воздуха увеличивают без сообщения ему количества теплоты. Как меняется объем воздуха в трубке в этом процессе. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали.
Пробный вариант 2010

Показать ответ и решение

Первый процесс (1-2): $Q >0, U = const$ , второй (2-3): $Q= 0, U ↑$ . Тогда из первого начала термодинамики:

+ 0 + Q12 = ΔU 12+ A 12

0 + − Q23 = ΔU 12+ A 12

В первом процессе работа положительна, а во втором — отрицательна. Тогда делаем вывод про объемы: в первом процессе объем увеличивается, во втором — уменьшается.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 9#61684

На полу неподвижного лифта стоит теплоизолированный сосуд, открытый сверху. В сосуде под тяжёлым подвижным поршнем находится одноатомный идеальный газ. Поршень находится в равновесии. Лифт начинает равноускоренно опускаться вниз. Куда сдвинется поршень относительно сосуда после начала движения лифта и как при этом изменится температура газа в сосуде? Трением между поршнем и стенками сосуда, а также утечкой газа из сосуда пренебречь. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.
Основная волна 2014 Основная волна 2016

$PIC$

Показать ответ и решение

Поймем, что на поршень действуют следующие силы: сила тяжести поршня, сила атмосферного давления и сила давления газа под поршнем. Пусть $p1$ — давление газа под поршнем в равновесии, а $p2$ — давление газа под поршнем при движении с ускорением вниз. Тогда запишем второй закон Ньютона для первой ситуации:

p1S = mg +p0S

и для второй:

mg +p0S − p2S =ma = ⇒ p2S = p0S+ mg − ma

Откуда поймем, что $p1 > p2$ . Так как процесс адиабатный при увеличении объема работа положительная, а изменение внутренней энергии отрицательное. Температура уменьшится. Также увеличение объема можно объяснить по-другому: зная график адиабатического процесса в координатах $p− V$ легко догадаться, что чтобы давление уменьшилось, объем должен был увеличиться.

$PIC$

Ответ:

Критерии оценки

Критерии проверки

3 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае сказано, куда сдвинется поршень и как изменится температура) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: записан второй закон Ньютона, сказано, чему равно давление над и под поршнем))

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеются один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т.п.)

I) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочёт.

И (ИЛИ)

II) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т.п.).

И (ИЛИ)

III) В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения.

IV) При неверном построении или отсутствии рисунка и (или) графика за задачу ставится 2 балла.

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.

Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, но в нём не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.

ИЛИ

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.

ИЛИ

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.

ИЛИ

Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи.

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 10#61683

В вертикальном цилиндре с гладкими стенками под массивным металлическим поршнем находится идеальный газ. В первоначальном состоянии 1 поршень опирается на жёсткие выступы на внутренней стороне стенок цилиндра (рис. 1), а газ занимает объём $V0$ и находится под давлением $p0$ , равным внешнему атмосферному. Его температура в этом состоянии равна $T0$ . Газ медленно нагревают, и он переходит из состояния 1 в состояние 2, в котором давление газа равно $2p0$ , а его объём равен $2V0$ (рис. 2). Количество вещества газа при этом не меняется. Постройте график зависимости объёма газа от его температуры при переходе из состояния 1 в состояние 2. Ответ поясните, указав, какие явления и закономерности Вы использовали для объяснения.
Основная волна 2016 Демонстрационная волна 2016

$PIC$

Показать ответ и решение

Так как поршень массивный, то запишем условие равновесия поршня во втором случае:

Fд = Fатм + mg

Также из второй картинки можно понять, что для равновесия поршня необходимо чтобы под ним было давление $2p0$ . Тогда сначала будет происходить изохорный нагрев. Поэтому чтобы давление выросло в два раза необходимо поднять температуру в два раза. Тогда оно будет равно $2T0$ .

$PIC$

После того как поршень оторвется от выступов давление будет постоянным, а объем будет увеличиваться до $2V0$ . При этом температура увеличится еще на $2T0$ и станет равной $4T0$ . Итоговый график будет выглядеть следующим образом:

$PIC$

Ответ:

Критерии оценки

Критерии проверки

3 балла ставится если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае п. 4) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: условие равновесия поршня, изохорное и изобарное нагревание)

2 балла ставится если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеются один или несколько из следующих недостатков.
В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т.п.)

И (ИЛИ)

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочёт.

И (ИЛИ)

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т.п.).

И (ИЛИ)

В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения 1 балл ставится если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, но в нём не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.

ИЛИ

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.

ИЛИ

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.

ИЛИ

Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 11#61682

Горизонтальный сосуд разделён подвижным поршнем, который может свободно перемещаться без трения. Правая часть сосуда заполнена воздухом и герметично закрыта пробкой, левая часть сосуда открыта. Первоначально поршень находится в равновесии, а пружина сжата. Опираясь на законы механики и молекулярной физики, опишите, как будет двигаться поршень, если из правой части сосуда вынуть пробку. Температуру воздуха считать постоянной. Длина недеформированной пружины меньше длины сосуда.

Показать ответ и решение

Так как в левой части сосуда имеется отверстие, то давление газа в ней равно атмосферному, при этом давление справа больше атмосферного, так как пружина первоначально сжата. Если вынуть пробку, то в левой части сосуда воздух начнет выходить наружу, давление станет равным атмосферному давлению, то есть уменьшится, значит, уменьшится и сила давления газа и пружина начнёт растягиваться. То есть равновесие нарушится, поршень начнет двигаться под действием силы упругости вправо. Так как трения между поршнем и сосудом нет, то поршень будет совершать колебаний около положения равновесия, пока из-за трения в воздухе не затухнут и поршень не примет новое положение равновесия и пружина станет недеформированной.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 12#61681

На графике представлена зависимость давления неизменной массы идеального газа от его плотности. Опишите, как изменяются в зависимости от плотности температура и объём газа в процессах 1–2 и 2–3.

$PIC$

Показать ответ и решение

1. Плотность находится по формуле:

m ρ = V- (1)

тогда уравнение Клайперона–Менделеева можно переписать в виде

pV = m-RT ⇒ p = ρRT ⇒ T = pμ-, (2) μ μ ρR

где $m$ – масса газа, $V$ – его объем, $T$ – температура газа.
2. Процесс 1–2.
Плотность постоянна, из формулы 1 объем будет постоянен, давление уменьшается, значит, температура будет уменьшаться в соответствии с формулой (2).
Процесс 2–3.
Плотность уменьшается вместе с давлением, причем давление уменьшается пропорционально плотности $p= αρ$ , где $α$ – некоторый коэффициент. По формуле (2)

α-ρμ- αμ- T = ρR = R = const

, а это означает, что температура газа постоянна, а по формуле (1) объем увеличивается, так как плотность уменьшается.

Ответ:

Критерии оценки

Критерии проверки

3 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае сказано как меняются объём и температура) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: записана формула плотности, записано уравнение Менделеева-Клапейрона)

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеются один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т.п.)

I) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочёт.

И (ИЛИ)

II) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т.п.).

И (ИЛИ)

III) В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения.

IV) При неверном построении или отсутствии рисунка и (или) графика за задачу ставится 2 балла.

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.

Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, но в нём не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.

ИЛИ

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.

ИЛИ

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.

ИЛИ

Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи.

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 13#61680

Две порции одного и того же идеального газа изотермически расширяются при одной и той же температуре. Изотермы представлены на рисунке. Почему изотерма I лежит выше изотермы II? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения
Досрочная волна 2013

$PIC$

Показать ответ и решение

1. Идеальный газ подчиняется закону Клапейрона–Менделеева:

pV = νRT,

где $p$ – давление газа, $V$ – объем, $ν$ – количество газа, $T$ – температура газа в Кельвинах.
Выразим давление газа

νRT p = -V--

2. Зафиксируем объём $V0$ . По условию температуры газов одинаковые. Отношение давлений равно

νIRT- -PI = νV0RT--= νI-> 1 PII -IIV---- νII 0

Значит, количество газа в первом случае больше, чем во втором.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 14#61679

Две порции одного и того же газа нагреваются при одном и том же давлении. Графики процессов представлены на рисунке. Почему изобара $I$ лежит выше изобары $II$ ? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.
Основная волна 2010

$PIC$

Показать ответ и решение

1. Идеальный газ подчиняется закону Клапейрона–Менделеева:

pV = νRT,

где $p$ – давление газа, $V$ – объем, $ν$ – количество газа, $T$ – температура газа в Кельвинах.
Выразим объём газа

νRT V = -p--

2. Зафиксируем температуру $T0$ . По условию давление газов одинаково. Выразим отношение объёмов

νIRT0 VI-= ---p---= -νI-> 1 VII νIIRT0- νII p

Значит, количество газа в первом случае больше, чем во втором.

Ответ:

Критерии оценки

Критерии проверки

3 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае сказано, в каком случае количество вещества больше) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: уравнение Менделеева-Клапейрона))

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеются один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т.п.)

I) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочёт.

И (ИЛИ)

II) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т.п.).

И (ИЛИ)

III) В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения.

IV) При неверном построении или отсутствии рисунка и (или) графика за задачу ставится 2 балла.

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.

Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, но в нём не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.

ИЛИ

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.

ИЛИ

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.

ИЛИ

Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи.

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 15#61678

На VT-диаграмме показано, как изменялись объём и температура некоторого постоянного количества разреженного газа при его переходе из начального состояния 1 в состояние 4. Как изменялось давление газа р на каждом из трёх участков 1-2, 2-3, 3-4: увеличивалось, уменьшалось или же оставалось неизменным? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.
Основная волна 2016 Основная волна 2019

$PIC$

Показать ответ и решение

Давление газа на участке 1-2 увеличивалось, на участке 2-3 не изменялось, на участке 3-4 увеличивалось.

Решение
Рассмотрим каждый процесс отдельно:

1-2: $T = const$ , $V ↓$ . Выполняется закон Бойля-Мариотта, значит $pV = const$ . А значит раз объем понижается, то давление растет.
2-3: Прямая проходит через начало координат $=⇒ V ∼ T$ . Тогда по закону Гей-Люссака давление постоянно.
3-4: $V = const$ , $T ↑$ . По закону Шарля давление растет.

Ответ:

Критерии оценки

Критерии проверки

3 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае сказано как изменяется давление) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: закон Бойля-Мариотта, закон Гей-Люссака, закон Шарля, уравнение Менделеева-Клапейрона (при необходимости))

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеются один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т.п.)

I) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочёт.

И (ИЛИ)

II) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т.п.).

И (ИЛИ)

III) В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения.

IV) При неверном построении или отсутствии рисунка и (или) графика за задачу ставится 2 балла.

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.

Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, но в нём не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.

ИЛИ

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.

ИЛИ

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.

ИЛИ

Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи.

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 16#61677

В кабинете физики проводились опыты с разреженным газом постоянной массы. По невнимательности ученик, отметив на графике начальное и конечное состояния газа (см. рисунок), не указал, какие две величины из трех (давление $\text{[math]}$ , объем $V$ , температура $\text{[math]}$ ) отложены по осям. В журнале осталась запись, согласно которой названные величины изменялись следующим образом: $p1 < p2$ , $V1 > V2$ , $T1 < T2$ . Пользуясь этими данными, определите, какие величины были отложены на горизонтальной и вертикальной осях. Ответ поясните письменно, указав, какие физические закономерности вы использовали.
Основная волна 2010 Досрочная волна 2013

$PIC$

Показать ответ и решение

Из рисунка видно, что значение Х-координаты точки 1 меньше X-координаты точки 2. Значит по оси X могут быть отложены либо температура, либо давление, так как $T1 < T2$ и $p1 < p2$ . То же можно сказать и про У-координату. Следовательно, и по оси Y также могут быть отложены либо температура, либо давление. По условию газ разреженный, значит он подчиняется уравнению Менделеева-Клапейрона. Записав его для первого и второго состояния поделим два уравнения и получим:

p1V1- T1 p2V2 = T2

Значит $V1∕V2 > 1$ . Пусть по оси Х отложена температура, а по оси Y - давление. Тогда:

T 2 p 3 V T1= 3 =⇒ p2= 1 =⇒ V1= 2 2 1 2

Это соответствует $V1 >V2$ . Итак, по оси X отложена температура, а по оси Y - давление.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 17#59541

На рисунке представлен график процессов, происходящих с идеальным газом неизменной массы в координатах (n, p). Постройте график этих процессов в координатах (V, T). Опишите используемые при построении закономерности.

Показать ответ и решение

Пусть объём и температура в 1 точке $V1$ , $T1$ ; во 2 $V$ , $T$ ; в 3 $V2$ , $T2$ .

Концентрация равна

N n= V ,

где $N$ – число молекул (const).

Проанализируем каждый процесс.

1. На первом участке концентрация не изменяется. Тогда объём также не изменяется, т.е. это изохорный процесс. Из закона Шарля: $p T-= const$ видно, что температура на этом участке увеличивается, т.к. давление увеличивается( $V1$ = $V$ ).

2. На втором участке зависимость концентрации и давления есть прямая пропорциональность. По закону Авогадро: $p= nkT$ . Значит $T = const$ . Т.е. процесс изотермический. По закону Бойля-Мариотта $pV = const$ . Т.к. давление в процессе увеличивается, то объём уменьшается( $T$ = $T2$ ).

3. График этих процессов в (V,T) будет выглядеть так:

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 18#59540

В сосуде, закрытом поршнем, находится при комнатной температуре воздух, относительная влажность которого равна 50 %, а масса пара равна $m$ . Поршень медленно вдвигают в сосуд, уменьшая его объём в 8 раз, при постоянной температуре. Нарисуйте график зависимости массы пара в сосуде в этом процессе от объёма сосуда.

Показать ответ и решение

1. Обозначим начальные объём и давление пара через $V1$ и $p1$ соответственно. Изменение массы пара(конденсация пара) начнётся тогда, когда давление пара станет равна $p2 = 2p1$ .

2. Так как температура неизменна, то по закону Бойля-Мариотта конденсация начнется при объёме $V1 2$

Так как при конденсации давление будет постоянно, то все изменение объёма будет связано с изменением массы пара. Рассмотрим Уравнение Менделеева-Клапейрона. Т.к. мы уже изменили объём в 2 раза, то ,исходя из условия, мы его еще уменьшаем в 4 раза.

Запишем Уравнение Менделеева-Клапейрона для $V1 2-$ :

$p2⋅ V1 = m-RT 2 μ$ , T - температура в комнате, $μ$ - молярная масса воздуха.

И для конечного состояния:

$V1 mп p2⋅-8 = μ-RT$ .

Делим их друг на друга, получаем:

$m-п= 1 m 4$ . То есть, масса оставшегося пара будет равна $m- 4$

3. Не трудно заметить, что при объёме $3V1 4$ масса оставшегося пара будет равна $3m- 4$ , а при $V1 4$ - $m- 2$ . Тогда график зависимости массы пара в сосуде от объёма будет выглядеть так:

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 19#43370

Сосуд разделён на две части подвижным поршнем, который движется без трения относительно стенок сосуда. В правой части сосуда есть отверстие. Поршень соединен с правым краем сосуда пружиной, в начальном положении она растянута. В левой части сосуда имеется отверстие, плотно закрытое пробкой. Объяснить, как изменится положение поршня, если вынуть пробку.

Показать ответ и решение

Так как в правой части сосуда имеется отверстие, то давление газа в ней равно атмосферному, при этом давление слева меньше атмосферного, так как пружина первоначально растянута. Если вынуть пробку, то в левой части сосуда давление станет равным атмосферному давлению, то есть увеличится, значит, увеличится и сила давления газа и пружина начнёт сжиматься до тех пор, пока пружина не перестанет быть недеформированной.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 20#43290

Цилиндрический сосуд разделён лёгким подвижным поршнем на две части. В одной части сосуда находится аргон, в другой - гелий. Концентрация атомов аргона в 2 раза больше, чем атомов гелия. Поршень может двигаться в сосуде без трения. Определите отношение средней кинетической энергии теплового движения атома аргона к средней кинетической энергии теплового движения атома гелия при равновесии поршня

Показать ответ и решение

Так как трение между поршнем и стенками сосуда отсутствует, то будет он перемешаться до тех пор, давление аргона не станет равным давлению гелия.

Давление газа можно найти по формуле:

p= nkT

где $n$ — концентрация вещества, $k$ — постоянная Больцмана , $T$ — температура газа.
Связь кинетической энергии с температурой

E = 3kT 2

Тогда

2 p = 3nE

Так как концентрация аргона в 2 раза больше концентрации гелия, а давления газов одинаковы, то средняя кинетическая энергия молекул гелия в 2 раза больше, чем средняя кинетическая энергия молекул аргона.

Ответ: