в условии
в решении
в тексте к заданию
в атрибутах
Категория:
Атрибут:
Всего: 358 1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 | 81–100 …
Добавить в вариант
На графиках А и Б приведены диаграммы p−T и p−V для процессов 1−2 и 3−4 (гипербола), проводимых с 1 моль гелия. На диаграммах p – давление, V – объём и T – абсолютная температура газа. Установите соответствие между графиками и утверждениями, характеризующими изображённые на графиках процессы. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ГРАФИКИ
А) 
Б)
УТВЕРЖДЕНИЯ
1) Над газом совершают работу, при этом газ отдаёт положительное количество теплоты.
2) Газ получает положительное количество теплоты, при этом его внутренняя энергия не изменяется.
3) Над газом совершают работу, при этом его внутренняя энергия увеличивается.
4) Газ получает положительное количество теплоты, при этом его внутренняя энергия увеличивается.
Источник: ЕГЭ по физике 2017. Досрочная волна. Вариант 101
В цилиндр с подвижным поршнем накачали ν = 4 моля идеального одноатомного газа при температуре t1 = 70 °C. Накачивание вели так, что давление газа было постоянным. Затем накачку прекратили и дали газу в цилиндре расшириться без теплообмена с окружающей средой до давления p = 1 атм. При этом газ остыл до температуры t2 = 30 °C. Какую суммарную работу совершил газ в этих двух процессах? В исходном состоянии цилиндр был пуст и поршень касался дна.
На рисунке показан график зависимости модуля среднеквадратичной скорости Vср.кв. атомов одноатомного идеального газа от объёма V газа в некотором процессе 1→2. Количество атомов газа в течение этого процесса не изменяется.
На основании анализа представленного графика выберите все верные утверждения.
1) В процессе 1→2 газ совершает положительную работу.
2) В процессе 1→2 внутренняя энергия газа уменьшается.
3) В процессе 1→2 давление p газа возрастает прямо пропорционально объёму V газа.
4) В процессе 1→2 газ отдаёт некоторое количество теплоты окружающим телам.
5) Процесс 1→2 является изобарическим.
В вертикальном цилиндре, закрытом лёгким поршнем, находится этиловый спирт 
при температуре кипения t = 78 °C. При сообщении спирту количества теплоты Q часть его превращается в пар, который при изобарном расширении совершает работу A. Удельная теплота парообразования спирта L = 846 · 103 Дж/кг, а его молярная масса — 46 · 10-3 кг/моль. Какая часть подведённого к этиловому спирту количества теплоты переходит в работу? Объёмом жидкого этилового спирта пренебречь.
Источник: ЕГЭ по физике 13.07.2020. Основная волна. ЦФО. Часть C. Вариант 1
В вертикальном цилиндре, закрытом лёгким поршнем, находится ацетон 
при температуре кипения t = 56 °C. При сообщении ацетону количества теплоты Q часть его превращается в пар, который при изобарном расширении совершает механическую работу A. Удельная теплота парообразования ацетона L = 524 · 103 Дж/кг, а его молярная масса M = 58 · 10-3 кг/моль. Какая часть подведённого к ацетону количества теплоты идёт на увеличение внутренней энергии системы? Объёмом жидкого ацетона пренебречь.
Источник: ЕГЭ по физике 13.07.2020. Основная волна. ПФО (Самара). Часть C
В цилиндрическом сосуде, закрытом подвижным поршнем, находится водяной пар и капля воды. С паром в сосуде при постоянной температуре провели процесс a→b→c, pV−диаграмма которого представлена на рисунке. Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения относительно проведённого процесса.
1) На участке b→c масса пара уменьшается.
2) На участке a→b к веществу в сосуде подводится положительное количество теплоты.
3) В точке с водяной пар является насыщенным.
4) На участке a→b внутренняя энергия капли уменьшается.
5) На участке b→c внутренняя энергия пара уменьшается.
Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ—2021 по физике
Два моля идеального одноатомного газа совершают циклический процесс, изображённый на диаграмме (см. рис.). Температура газа в состоянии 2 равна 2000 К. Какое количество теплоты получает газ на участке 2−3 этого циклического процесса? Ответ выразите в килоджоулях и округлите до целого числа.
В некотором процессе 1−2 внешние силы совершили над неизменным количеством идеального газа положительную работу 120 Дж. Внутренняя энергия газа в этом процессе изменилась на 100 Дж.
Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения относительно проведённого процесса.
1) В результате этого процесса газ отдал количество теплоты окружающим телам (
).
2) В результате этого процесса температура газа могла только повыситься.
3) Этот процесс представляет собой замкнутый цикл.
4) Объём газа в этом процессе уменьшился.
5) Объём газа в этом процессе увеличился.
Идеальный одноатомный газ занимал объём 4 л при давлении 300 кПа. Затем газ расширился и стал занимать объём 6 л при давлении 150 кПа. В этом процессе газ совершил работу 550 Дж. Какое количество теплоты получил газ в этом процессе, если масса газа в сосуде неизменна?
В ходе адиабатного процесса идеальный одноатомный газ совершил работу 2493 Дж. В результате температура газа понизилась на 50 °C. Найдите количество вещества этого газа. Ответ запишите в молях.
На рисунке показан циклический процесс изменения состояния 1 моль одноатомного идеального газа. На каком участке цикла изменение внутренней энергии газа равно полученному газом количеству теплоты?
Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ—2022 по физике
В ходе некоторого процесса температура 1 моля гелия повышается на 200 К.
В этом процессе удельная теплоёмкость гелия постоянна и равна 4991,3 Дж/(кг · °C). Какую работу совершает гелий в этом процессе?
Ответ выразите в Дж и округлите до целого числа.
Идеальный газ получил количество теплоты 300 Дж и совершил работу 100 Дж. Чему равно изменение внутренней энергии газа? Ответ дайте в джоулях.
Идеальный газ получил количество теплоты 300 Дж и при этом внутренняя энергия газа увеличилась на 100 Дж. Какова работа, совершенная газом? (Ответ дать в джоулях.)
Идеальный газ отдал количество теплоты 300 Дж и при этом внутренняя энергия газа увеличилась на 100 Дж. Какова работа, совершенная газом? (Ответ дать в джоулях.)
Идеальный газ отдал количество теплоты 300 Дж и при этом внутренняя энергия газа уменьшилась на 100 Дж. Какова работа, совершенная газом? (Ответ дайте в джоулях.)
Идеальный газ получил количество теплоты 100 Дж и при этом внутренняя энергия газа уменьшилась на 100 Дж. Какова работа, совершенная газом? (Ответ дать в джоулях.)
Если идеальный газ получил количество теплоты 100 Дж, и при этом внутренняя энергия газа увеличилась на 100 Дж, то какую работу совершил газ в этом процессе? (Ответ дайте в джоулях.)
Если идеальный газ отдал количество теплоты 100 Дж и при этом внутренняя энергия газа уменьшилась на 100 Дж, то какова работа, совершенная газом? (Ответ дайте в джоулях.)
Всего: 358 1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 | 81–100 …
С одноатомным идеальном газом проводят циклический процесс, показанный на рисунке. За цикл газ совершает работу Aц = 5 кДж. Какое количество теплоты газ получает за цикл от нагревателя? Количество вещества газа в ходе процесса остаётся неизменным.
Одноатомный идеальный газ в количестве 10 моль сначала охладили, уменьшив давление в 3 раза, а затем нагрели до первоначальной температуры 300 К (см. рисунок). Какое количество теплоты получил газ на участке 2–3?
Задача 17
Давление насыщенного водяного пара при температуре 40 °С приблизительно равно 6 кПа. Каково парциальное давление водяного пара
в комнате при этой температуре при относительной влажности 30%?
Дано
Pн=6 кПа ф=30% P- ?
Ф=P*100%/Pн
P=Pн*30%/100%=6*0,3=1,8 кПа
Ответ P=1,8кПа
Задача 18
Для определения удельной теплоты плавления в сосуд с водой массой 300 г и температурой 20°С стали бросать кусочки тающего льда при непрерывном помешивании. К моменту времени, когда
лед перестал таять, масса воды увеличилась на 84 г. Определите по данным опыта удельную теплоту плавления льда. Ответ выразите в кДж/кг.
Уравнения количества теплоты Q(воды)=c(воды)*m(воды)*на дельта t и Q(льда)=лямбда(удельная теплота плав. льда)*m(льда). Приравниваем их получаем 4200*0.3*20=Лямбда*0.084, выражаешь лямбда=4200*0.3*20/0.084=300000=300кДж
Задача 19
В одном сосуде находится аргон, а в другом — неон. Средние кинетические энергии теплового движения молекул газов одинаковы. Давление аргона в 2 раза больше давления неона. Чему равно отношение концентрации молекул аргона к концентрации молекул неона?
Температура — это мера средней кинетической энергии молекул идеального газа 
а значит, оба газа находятся при одинаковой температуре. Основное уравнение МКТ связывает макроскопические параметры (давление, объём, температура) термодинамической системы с микроскопическими (масса молекул, средняя скорость их движения) 
где 
— концентрация молекул газа.
Тогда отношение концентрации молекул аргона к концентрации молекул неона принимает значение:
Задача 20
В горизонтально расположенной трубке постоянного сечения, запаянной с одного конца, помещен столбик ртути длиной d = 15 см, который отделяет воздух в трубке от атмосферы. Трубку расположили вертикально запаянным концом вниз и нагрели на 
= 60 К. При этом объем, занимаемый воздухом, не изменился. Атмосферное давление 
= 750 мм рт.ст. Определите температуру воздуха 
в лаборатории.
Условие равновесия столбика ртути определяет давление воздуха в вертикальной трубке: 
, где 
— атмосферное давление. Здесь Н = 750 мм, 
— плотность ртути.
Поскольку нагрев воздуха в трубке происходит до температуры 
и объем, занимаемый воздухом, не изменился, то, согласно уравнению Клапейрона-Менделеева:
Окончательно получаем:
К.
Задача 21
В запаянной с одного конца длинной горизонтальной стеклянной трубке постоянного сечения (см. рисунок) находится столбик воздуха длиной l1 = 30,7 см, запертый столбиком ртути. Если трубку поставить вертикально отверстием вверх, то длина воздушного столбика под ртутью будет равна l2 = 23,8 см. Какова длина ртутного столбика? Атмосферное давление 747 мм рт. ст. Температуру воздуха в трубке считать постоянной.
1. Когда трубка расположена горизонтально, объём воздуха и его давление равны, соответственно: 
, где S — площадь сечения трубки; 
, что вытекает из условия равновесия столбика ртути.
2. Когда трубка расположена вертикально отверстием вверх, объём закрытой части трубки и давление воздуха в ней равны, соответственно:
,
где ρ — плотность ртути.
3. Так как T = const, получаем: 
. 
, откуда (с учетом того, что 750 мм рт. ст. = 100 000 Па):
м
Задача 22
В горизонтальном цилиндре с гладкими стенками под массивным поршнем с площадью S находится одноатомный идеальный газ. Поршень соединён с основанием цилиндра пружиной. В начальном состоянии расстояние между поршнем и основанием цилиндра равно L, а давление газа в цилиндре равно внешнему атмосферному давлению p0 (см. рисунок).
Затем газу было передано количество теплоты Q, и в результате поршень медленно переместился вправо на расстояние b. Чему равна жёсткость пружины k?
Тепло, переданное газу, идёт на изменение его внутренней энергии и на совершением им работы:
В начальном состоянии давление и объём газа равны 
и 
в конечном состоянии — 
и 
Используя уравнение Менделеева — Клапейрона 
для изменения внутренней энергии получаем:
Чтобы рассчитать работу, заметим, что в каждый момент времени, когда поршень сдвинут на 
от начального положения давление равно 
т. е. давление линейно зависит от объёма. Значит, на pV-диаграмме процесс расширения будет изображён отрезком прямой, а фигура под графиком будет являться трапецией, площадь которой равна
Заметим, что этот результат можно получить, посчитав работу газа как минус сумму работ пружины 
и внешней атмосферы 
В итоге
Тема 24.
Качественная задача
24
.
02
Молекулярная физика. Термодинамика
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами — ЛЕГКО!
Подтемы раздела
качественная задача
24.01Механика
24.02Молекулярная физика. Термодинамика
24.03Электродинамика
24.04Оптика
24.05Квантовая физика
Решаем задачи
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.
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:
где 
— концентрация вещества, 
— постоянная Больцмана , 
— температура газа.
Связь кинетической энергии с температурой
Тогда
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.
Показать ответ и решение
Для начала построим график циклического процесса в координатах 
. Для этого проанализируем
процессы. Процесс 1-2 объём постоянен, по закону Шарля:
пусть 
. По графику 
, 
, тогда
В координатах 
вертикальная линия.
Процесс 2-3 изотермический по закону Бойля-Мариотта:
Из графика: 
, 
, тогда
В координатах 
– гипербола.
Процесс 3-4 изохорный по закону Шарля:
По графику 
, 
, тогда
В координатах 
вертикальная линия.
Процесс 4-1. Для его анализа воспользуемся уравнением Менделеева-Клапейрона:
где 
– количество вещества.
Так как количество газа постоянно, то
В процессе 4-3 
, где 
– некоторый коэффициент.
Подставим в предыдущее уравнение:
То есть давление в этом процессе постоянно.
Изобразим циклический процесс в координатах 
:
Работу газа можно найти как площадь под графиком. Для процесса 2-3 справедливо
неравенство:
А для процесса 4-1
То есть
Критерии оценки
3 балла ставится за задачу если:
_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае график
перестроен в координаты 
и верно найдено отношение работ) и исчерпывающие верные
рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: уравнение
Менделеева-Клапейрона, либо газовые законы. Формула работы газа как площади под графиком
процесса))
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.
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.).
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.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся
рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения,
приводящие к ответу, содержат ошибки.
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.
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате 
на стенке стакана с
холодной водой начинается конденсация паров воды из воздуха, если снизить температуру стакана до
. По результатам этих экспериментов определите абсолютную и относительную влажность
воздуха. Для решения задачи воспользуйтесь таблицей. Поясните, почему конденсация паров воды в
воздухе может начинаться при различных значениях температуры. Давление и плотность насыщенного
водяного пара при различной температуре показано в таблице
Показать ответ и решение
Относительная влажность вычисляется по формуле:
где 
– парциальное давление паров, 
– парциальное давление насыщенных паров.
Конденсация начинается при 
, то есть давление водяного пара равно давлению насыщенного
водяного пара, а так как давление насыщенного пара зависит от температуры, то и при разной
плотности водяного пара в воздухе температура начала конденсации пара (точка росы) оказывается
различной.
Водяной пар при температуре 
становится насыщенным, следовательно, давление 
водяного
пара в воздухе равно давлению насыщенного пара при температуре 
. По таблице давление
насыщенного пара при температуре 
равно 
гПа.
Абсолютная влажность равна плотности водяных паров. Найдём плотность пара при 
с помощью
уравнения Менделеева-Клапейрона.
где 
– давление водяного пара, 
– объём комнаты, 
– масса пара, 
– молярная масса пара,
– температура в Кельвинах, 
– плотность водяных паров.
Для этого запишем два уравнения Менделеева-Клапейрона. Первое для насыщенного пара при 
и
второе пар при 
. При этом пар изобарически охлаждается, значит, давление в обоих случаях равно
.
По таблице плотность насыщенных паров при 
равна 
г/м
Тогда с учётом
, имеем:
Давление насыщенного пара при 
найдём по таблице и оно равно 
гПа. Тогда
относительная влажность равна:
Критерии оценки
3 балла ставится за задачу если:
_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае — определена
абсолютная и относительаня влажность воздуха) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым
указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае — уравнение Менделеева-Клапейрона, связь
между массой и плотностью, формула относительной влажности. Сказано что такое абсолютная
влажность)
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.
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.).
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.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся
рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения,
приводящие к ответу, содержат ошибки.
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.
После работы увлажнителя воздуха парциальное давление водяного пара в комнате возросло, при этом
температура воздуха не изменилась. Как изменились относительная влажность воздуха и плотность
водяных паров в комнате? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали
для объяснения.
Показать ответ и решение
Относительная влажность вычисляется по формуле:
где 
– парциальное давление паров, 
– парциальное давление насыщенных паров. Так как
температура воздуха не изменяется, то не изменяется давление насыщенных паров, следовательно, с
увеличением парциального давления паров относительная влажность увеличивается. Из уравнения
Менделеева – Клапейрона получаем:
где 
– объём комнаты, 
– масса паров, 
– молярная масса воды, 
– плотность водяных
паров.
При увеличении парциального давления паров плотность водяных паров в комнате увеличивается.
Критерии оценки
3 балла ставится за задачу если:
_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае сказано как
изменяется относительная влажность и плотность водяных паров) и исчерпывающие верные
рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: уравнение
Менделеева-Клапейрона, связь между массой и плотностью, формула относительной влажности.
Указана ссвязь между температурой и давлением насыщенного пара)
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.
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.).
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.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся
рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения,
приводящие к ответу, содержат ошибки.
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.
Идеальный газ находится в цилиндре, закрытом подвижным поршнем. На рисунке дана диаграмма,
иллюстрирующая изменение внутренней энергии 
газа и передаваемое ему количество теплоты 
.
Опишите изменение объема газа при его переходе из состояния 1 в состояние 2, а затем в состояние 3.
Свой ответ обоснуйте, указав, какие физические законы вы использовали для объяснения.
Основная волна 2018 год
Показать ответ и решение
В процесса 1-2 газ получает некоторое положительное количество теплоты, а его внутренняя энергия
постоянна, следовательно, по первому закону термодинамики
где 
– работа газа.
Так как 
, то и 
, следовательно, объем увеличивается.
В процессе 2-3 внутренняя энергия уменьшается, количество теплоты не подводится к газу,
следовательно, по первому закону термодинамики
Тогда 
и объем увеличивается.
Критерии оценки
3 балла ставится за задачу если:
_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае сказано как
изменяется объём) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений
и законов (в данном случае: первый закон термодинамики, указана связь между работой газа и
изменением объёма)
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.
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.).
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.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся
рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения,
приводящие к ответу, содержат ошибки.
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.
В комнате находится открытая сверху 
-образная трубка, в которую налита ртуть (рис. а). Левое
колено трубки плотно закрывают пробкой (рис. 6), после чего температура в комнате увеличивается.
Что произойдет с уровнями ртути в коленах трубки? Атмосферное давление считать неизменным.
Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для
объяснения.
Сборник задач «1000 задач»
Показать ответ и решение
Изначально давление, оказываемое атмосферой на поверхность ртути в обоих коленах, равно. Это
следует из закона Паскаля и условия равновесия. Когда одно колено сообщающихся сосудов будет
закупорено, сначала давление под пробкой будет равно атмосферному давлению. Но при
изменении прочих условий уровень жидкостей в коленах не будет одинаков. Это связано с
изменением давления, оказываемого на поверхности жидкостей в закупоренном и открытом
коленах.
Если же увеличить температуру воздуха, то воздух под пробкой тоже нагреется. От этого его объем
увеличится, что приведет к росту давления, которое окажется больше атмосферного на величину,
равную 
. Суммарное давление, оказываемое со стороны закупоренного колена, будет равно
сумме атмосферного давления и давления 
; 
. Со стороны открытого колена
по-прежнему будет оказываться атмосферное давление: 
. Поэтому избыточное давление под
пробкой начнет выталкивать часть ртути из левого колена в правое до тех пор, пока не наступит
равновесие. При условии, что диаметр трубок одинаковый, это произойдет тогда, когда уровень ртути в
открытой трубке увеличится на высоту 
– на ту высоту, на которую понизится уровень ртути в
закупоренной трубке.
Критерии оценки
3 балла ставится за задачу если:
_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае сказано как
изменяется уровень трубки) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых
явлений и законов (в данном случае: указан закон Паскаля, записана формула расчета
гидростатического давления)
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.
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.).
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.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся
рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения,
приводящие к ответу, содержат ошибки.
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.
На графике представлена зависимость объёма постоянного количества молей одноатомного идеального
газа от средней кинетической энергии теплового движения молекул газа. Опишите, как изменяются
температура и давление газа в процессах 1-2 и 2-3. Укажите, какие закономерности Вы использовали
для объяснения.
Показать ответ и решение
Средняя кинетическая энергия теплового движения газа равна:
где 
– температура газа.
Отсюда:
Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона:
где 
– давление, 
– количество вещества.
Тогда давление можно найти по формуле:
Проанализируем процессы:
1-2. Средняя кинетическая энергия теплового движения и объём изменяются прямо пропорционально,
при этом увеличиваются, значит, температура газа увеличивается, а давление не изменяется.
2-3. Средняя кинетическая энергия не изменяется, а объём уменьшается, значит, температура не
изменяется, а давление увеличивается.
Критерии оценки
3 балла ставится за задачу если:
_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае
сказано как изменяются температура и давление) и исчерпывающие верные рассуждения
с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: формула связи
средней кинетической энергии теплового движения молекул с температурой газа, 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.
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.).
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.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся
рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения,
приводящие к ответу, содержат ошибки.
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.
Ha 
-диаграмме показано, как изменялись давление и температура разреженного газа в процессе
его нагревания. Как изменялся объем газа (увеличивался, уменьшался, или же оставался
неизменным) на участках 1-2 и 2-3? Объясните причины такого изменения объема газа в процессе
его нагревания, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали Для
объяснения.
Показать ответ и решение
Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона:
где 
– давление газа, 
– объём газа, 
– количество вещества, 
– температура
газа.
Тогда
Так как 
то в процессе 1–2 объём постоянный.
В процессе 2-3 давление газа постоянно, тогда по закону Гей-Люссака:
объём увеличивается.
Критерии оценки
3 балла ставится за задачу если:
_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае сказано как
изменяется объём) 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.
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.).
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.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся
рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения,
приводящие к ответу, содержат ошибки.
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.
На диаграмме 
(см. рисунок) показан процесс изменения состояния идеального одноатомного
газа в сосуде под поршнем. Объясните, как меняется давление газа по мере его перехода из состояния 1
в состояние 2, а затем в состояние 3.
Показать ответ и решение
Проведем две прямые через начало координат так, как показано на рисунке
Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона:
где 
– давление газа, 
– объём газа, 
– количество вещества, 
– температура
газа.
Давление из уравнения Менделеева-Клапейрона равно:
При этом прямые описываются уравнением:
Тогда
то есть давление в точках 1 – 3 описывает только с помощью угловых коэффициентов. Так как точки
1 и 3 лежат на одной прямой, то давление в них одинаково, при этом 
, значит, давление в точке
2 меньше, чем давление в точках 1 и 3.
Критерии оценки
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: 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.
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.).
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.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся
рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения,
приводящие к ответу, содержат ошибки.
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.
Некоторая масса идеального газа переведена из состояния 1 в состояние 2. Как изменялся объем газа в
этом процессе?
Показать ответ и решение
Проведем две прямые через начало координат и точки 1 и 2
Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона:
где 
– количество вещества, 
– температура газа.
Тогда для первой и второй точки:
Тогда искомое соотношение
Так как 
, 
, при этом 
. Тогда
Критерии оценки
3 балла ставится за задачу если:
_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае сказано как
изменяется объём) 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.
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.).
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.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся
рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения,
приводящие к ответу, содержат ошибки.
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.
Идеальный газ изотермически расширяют, затем изохорически нагревают и изобарически возвращают в
исходное состояние. Нарисовать графики этого равновесного процесса в координатах 
; 
;
.
ЗФТШ
Показать ответ и решение
1-2. Газ изотермически расширяют, значит, температура постоянна, а объём увеличивается. По закону
Гей-Люссака:
давление должно уменьшаться.
2-3. Изохорически нагревают, значит, объём постоянен, а температура увеличивается. По закону
Шарля:
давление увеличивается.
3-1. Изобарически возвращают в исходное положение, то есть давление постоянное. По закону
Бойля-Мариотта:
и объём и температура уменьшаются (так как в первых двух процессах они увеличивались).
Критерии оценки
3 балла ставится за задачу если:
_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае нарисвваны
графики в требуемых координатных осях) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: уравнение Менделеева-Клапейрона, либо законы,
описывающие изменения параметров в изопроцессах)
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.
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.).
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.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся
рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения,
приводящие к ответу, содержат ошибки.
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.
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.
Показать ответ и решение
1. Плотность находится по формуле:
тогда уравнение Клайперона–Менделеева можно переписать в виде
где 
– масса газа, 
– его объем, 
– температура газа. 2. Процесс 1–2.
Плотность уменьшается при постоянном, в соответствии с формулой (1) объем будет увеличиваться, а
температура будет увеличиваться в соответствии с формулой (2).
Процесс 2–3.
Плотность уменьшается вместе с давлением, причем давление уменьшается пропорционально
плотности 
, а это означает, что температура газа постоянна, а по формуле (1) объем
увеличивается.
Критерии оценки
3 балла ставится за задачу если:
_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае — сказано
как изменяется объём) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых
явлений и законов (в данном случае — уравнение Менделеева-Клапейрона, связь между массой и
плотностью)
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.
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.).
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.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся
рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения,
приводящие к ответу, содержат ошибки.
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.
На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии 
двух моль идеального одноатомного газа от
его давления p в процессе 1–2–3. Постройте график этого процесса на рисунке 2 в переменных 
.
Точка, соответствующая состоянию 1, уже отмечена на этом рисунке. Построение объясните, опираясь
на законы молекулярной физики.
Показать ответ и решение
1. Проанализируем процессы:
1–2: Внутренняя энергия прямо пропорциональна температуре газа 
, значит в процессе 1–2
температура увеличивается, давление тоже увеличивается (по графику ). По основному газовому
закону 
объем будет постоянен. График будет представлять собой вертикальную
прямую
2–3: В процессе 2–3 внутренняя энергия газа постоянна, а значит и температура постоянна (по пункту
1), давление увеличивается, значит, по основному газовому закону объем будет уменьшаться. График
будет представлять гиперболу.
2. Построим график
Критерии оценки
3 балла ставится за задачу если:
_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае
построен график в требуемых координатных осях) и исчерпывающие верные рассуждения с
прямым указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: записана формула
внутренней энергии, уравнение Менделеева-Клапейрона. Описание изменения давления и
объёма)
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.
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.).
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.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся
рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения,
приводящие к ответу, содержат ошибки.
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.
На рисунке изображены графики двух процессов, проведённых с идеальным газом при одном и том же
давлении. Графики процессов представлены на рисунке. Почему изобара 
лежит выше изобары 
?
Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.
Показать ответ и решение
1. Идеальный газ подчиняется уравнению Менделеева-Клапейрона:
где 
– давление газа, 
– объем, 
– количество газа, 
– температура газа в Кельвинах.
Выразим температуру
2. Зафиксируем объем 
, при этом отношение температур равно
Значит количество газа во втором больше, чем количество газа в первом.
Критерии оценки
3 балла ставится за задачу если:
_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае различия
количества вещества в порциях газа) 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.
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.).
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.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся
рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения,
приводящие к ответу, содержат ошибки.
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.
Чтобы вода в резервуаре быстрее закипела, источник тепла всегда помещают внизу. Желая охладить
кастрюлю с горячей водой как можно быстрее, кастрюлю поставили на лёд. Является ли такой способ
эффективным? Ответ поясните, указав какие физические явления и закономерности вы использовали
для объяснения.
Показать ответ и решение
Нагреватель ставится внизу, потому что нагретые слои воды, как более легкие, поднимаются вверх и
таким образом достигается наиболее эффективное перемешивание и нагревание всей воды (по такому же
принципу работает батарея в комнате). При охлаждении же дело происходит как раз наоборот: более
холодные слои воды, как более тяжелые, опускаются вниз. Поэтому если поместить холодильник внизу,
то перемешивания не будет, и остывание будет идти очень долго. Для более быстрого охлаждения надо
поместить лед сверху.
Сжиженные газы с низкими температурами кипения хранят в открытых теплоизолированных
резервуарах при нормальном давлении, с контактом с атмосферой. При таком хранении потери на
испарение, отнесённые к единице массы сжиженного газа, уменьшаются при увеличении объёма сосуда.
Объясните причины вышеизложенного, основываясь на известных физических законах и
закономерностях.
Показать ответ и решение
1) Даже при хорошей теплоизоляции невозможно устранить полностью подвод тепла к сжиженным
газам, значит, будет некоторое испарение вещества, потому что температура кипения таких газов ниже
температуры атмосферы и существует теплопроводность.
2) Так как существует испарение, то в закрытых сосудах будет повышаться давление, что приведет к
взрыву, поэтому газ хранят в открытых сосудах.
3) Подвод тепла к газу через стенки сосуда пропорционален площади стенок сосуда, а его масса
пропорциональна объему. Объем же в свою очередь пропорционален кубу размеров сосуда. Поэтому с
увеличением объема уменьшается испарение на единицу массы.
Показать ответ и решение
1) При первой открывании и закрывании кранов, в соответствии законам Дальтона и Бойля-Мариотта,
установившееся давление во втором и третьем сосудах будет
2) При втором открывании и закрывании, с учетом тех же законов, установившееся давление в
первом и втором будет равно
3) Так как объем сосуда не изменился, а температура по условию постоянна, то в соответствии
уравнению Менделеева –Клайперона
Знаменатель остался прежним, а числитель увеличился, значит и количество газа увеличилось.
Критерии оценки
3 балла ставится за задачу если:
_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае как
изменилось количество вещества) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: закон Дальтона для нескольких состояний,
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.
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.).
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.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся
рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения,
приводящие к ответу, содержат ошибки.
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.
На столе лежат куски хлеба, они долгое время были мягкими, но при этом заплесневели. В какое время
года, зимнее или летнее, данные куски хлеба лежали на столе? Ответ поясните, указав, какие
физические явления и законы Вы использовали для объяснения.
Показать ответ и решение
1) В зимнее время года абсолютная влажность воздуха меньше, чем в летнее, значит, и воздух, проникая
в дом, зимой будет снижать относительную влажность в доме, а в летний период наоборот будет
повышать.
2) Значит, в зимнее время года хлеб будет высыхать быстрее, а в летнее хлеб будет быстрее плесневеть.
Значит, куски хлеба лежали в летнее время.
В вертикальном цилиндрическом сосуде под поршнем находится воздух, водяной пар и капли воды на
стенках сосуда. Поршень начинают медленно поднимать, увеличивая объём сосуда. В середине процесса
подъёма поршня, капли воды в сосуде исчезают, температура пара остается неизменной в
течение всего процесса подъёма поршня. Затем сосуд с паром нагревают при неизменном
положении поршня. Как будет меняться при этих процессах влажность воздуха в сосуде? Ответ
поясните, указав какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.
Показать ответ и решение
1) Так как вода и пар находятся в сосуде длительное время, то пар становится насыщенным
(относительная влажность равна 100%)
2) При выдвигании поршня из сосуда объем изотермически увеличили, значит, давление пара
уменьшилось, но так как процесс изотермический, то давление насыщенных паров не изменилось. Так
как относительная влажность находится по формуле:
где 
– давление пара, 
– давление насыщенных паров, то влажность должна уменьшиться.
3) Так как положение поршня неизменно, то нагревание изохорное, значит, давление паров
увеличивается, но плотность водяного пара остается неизменной, при этом плотность насыщенных паров
увеличивается, что означает, что относительная влажность уменьшится.
Критерии оценки
3 балла ставится за задачу если:
_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае
п.1) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений
и законов (в данном случае: сделан обоснованный вывод о том, что в начале процесса в
сосуде находится насыщенный водяной пар, записана формула относительной влажности
воздуха через его парциальное давление и давление насыщенных водяных паров при данной
температуре, сделан обоснованный вывод о постоянстве давления насыщенного пара во
время подъема поршня, сделан верный вывод о постоянстве плотности водяного пара и
увеличении плотности насыщенного пара при изохорном нагревании сосуда, записана формула для
относительной влажности воздуха через плотность водяного пара, сделан верный вывод о
том, как изменяется относительная влажность воздуха во время изохорного нагревания
сосуда)
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.
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.).
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.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся
рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения,
приводящие к ответу, содержат ошибки.
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.
30. Молекулярная физика (расчетная задача)
1. Вспоминай формулы по каждой теме
2. Решай новые задачи каждый день
3. Вдумчиво разбирай решения
В двух сосудах объемами (V) находились углекислый газ и азот, их плотности составляли (rho_1) = 44(cdot) 10(^{-3}) кг/м(^3) и (rho_2) = 56(cdot) 10(^{-3}) кг/м(^3), затем их слили в сосуд объемом (V). Найдите установивишееся давление в сосуде, если температура в нем (T) = 300 К.
Запишем уравнение Клапейрона–Менделеева: [pV=nu R T,] где (p) — давление газа, (V) — объем газа, (nu) — количество вещества газа, (R) — универсальная газовая постоянная, (T) — температура газа в Кельвинах.
Количество вещества можно найти по формуле: [nu=dfrac{m}{mu}, ; ; ; ; (1)] где (m) — масса газа, (mu) — молярная масса газа.
Выразим давление из уравнения Клапейрона–Менделеева: [p=dfrac{nu R T}{V},; ; ; ; (2)] По закону Дальтона, давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений входящих в нее газов: [p=p_1+p_2, ; ; ; ; (3)] где (p_1) и (p_2) — давления углекислого газа и азота соответственно, (p) — общее давление смеси.
Подставим (1), (2) в (3) с учетом того, что объемы газов и их температуры равны (так как находятся в одном сосуде): [p=dfrac{m_1 R T}{mu_1 V}+dfrac{m_2 R T}{mu_2 V}] Так как (dfrac{m}{V}) это плотность, то суммарное давление смеси: [displaystyle p=dfrac{rho_1 R T}{mu_1 }+dfrac{rho_2 R T}{mu_2 }=RTleft(dfrac{rho_1}{mu_1}+dfrac{rho_2}{mu_2} right)] Найдем общее давление смеси: [p=8,31 text{ Дж/(моль$cdot$ К)}cdot 300 text{ К}cdot left(dfrac{56cdot 10^{-3} text { кг/м$^3$} }{28cdot 10^{-3}text{ кг/моль}}+dfrac{44cdot 10^{-3} text { кг/м$^3$} }{44cdot 10^{-3}text{ кг/моль}}right)=7479text{ Па}]
Ответ: 7479 Па
Баллон, содержащий (m_1) =1 кг азота, при испытании на прочность взорвался при температуре (T_1) = 600 К. Какую массу водорода (m_2) можно было бы хранить в таком баллоне при температуре (T_2 ) = 300 К , если баллон сможет выдержать нагрузку в 5 раз больше? Молярная масса азота (Mr_1) = 28 г/моль, водорода (Mr_2) = 2 г/моль.
Запишем уравнение Клапейрона – Менделеева: [pV=nu R T,] где (p) — давление газа, (V) — объем газа, (nu) — количество вещества газа, (R) — универсальная газовая постоянная, (T) — температура газа в Кельвинах.
Количество вещества можно найти по формуле: [nu=dfrac{m}{Mr}, ; ; ; ; (1)] где (m) — масса газа, (Mr) — молярная масса газа.
Выразим давление из уравнения Клапейрона – Менделеева с учетом (1): [p=dfrac{m R T}{Mr V}, quad (2)] Так как запас прочности во втором случае в 5 раз больше, то и давление, которое может выдержать сосуд в 5 раз больше, а значит: [dfrac{p_2}{p_1}=5 ; ; ; Rightarrow ; ; ; p_2=5p_1] Перепишем данное уравнение с учетом (2): [dfrac{m_2 R T_2}{Mr_2 V}=5cdotdfrac{m_1 R T_1}{Mr_1 V}] Выразим искамую массу (m_2) и найдем ее: [m_2=dfrac{5 m_1 T_1 Mr_2 }{Mr_1 T_2}] [m_2 =dfrac{5 cdot 1 text{ кг}cdot 600 text{ К} cdot 2cdot 10^{-3}text{ кг/моль}}{ 28cdot 10^{-3} text{ кг/моль} cdot 300 text{ К}} approx 0,7 text{ кг}]
Ответ: 0,7 кг
В горизонтальной трубке запаянной с одного конца, помещена ртуть длина столбика которой (h) = 7,5 см. Столбик ртути отделяет воздух в трубке от атмосферы. Трубку расположили вертикально запаянным концом вниз и нагрели на (Delta T) = 50 К. При этом объем, занимаемый воздухом, не изменился. Давление атмосферы в лаборатории — 750 мм рт. ст. Какова температура воздуха в лаборатории?
Давление воздуха будет уравновешивать давление окружающей среды (p_o) и давление столбика ртути (p_h), то есть: [p=p_o+p_h=rho g H + rho g h] [p = rho g (H+h), ; ; ; ; ; (1)] где (rho) — плотность ртути, (g) — ускорение свободного падения, (H) — столб ртути (750 мм = 75 см).
Так как объем воздуха не изменился, то нагревание изохорное, а значит оно подчиняется закону Шарля: [dfrac{p_o}{T_o}=dfrac{p}{T} ; ; ; Rightarrow ; ; ; dfrac{T}{T_o}=dfrac{p}{p_o} ; ; ; ; (2)] Так как происходит нагревание на (Delta T), то: [T=T_o+Delta T ; ; ; ; ; (3)] Подставив (1) и (3) в (2), получим: [dfrac{T_o +Delta T}{T_o}=dfrac{rho g (H+h)}{rho g H} ; ; ; Rightarrow ; ; ; 1+dfrac{Delta T}{T_o}=dfrac{H+h}{H}=1+dfrac{h}{H}] [T_o=dfrac{Hcdot Delta T}{h}] [T_o = dfrac{75text{ см}cdot 50text{ К}}{7,5 text{ см}}=500text{ К}]
Ответ: 500
Два моля идеального газа сначала изотермически расширяются. При этом его объём увеличивается вдвое: (V_2 = 2V_1). Затем газ нагревается при постоянном объёме до первоначального давления (p_3 = p_1). Далее происходит изобарическое расширение газа до объёма, втрое превышающего начальный объём: (V_4 = 3V_1). Температура и давление газа в начальном состоянии 1 равны (t_1) = 7 (^circ)C и (p_1 ) =10(^5) Па , соответственно. Определите значения неизвестных температур, объёмов и давлений газа в состояниях 1, 2, 3 и 4. В ответ дайте давления, температуры и объемы для каждого состояния в порядке 1,2,3,4.
Переведём градусы Цельсия в градусы Кельвина 7(^circ)С = 280 К
Процессы:
1-2 — изотермическое расширение
2-3 — изохорное нагревание
3-4 — изобарическое расширение
Неизвестные параметры будем находить используя закон Менделеева–Клапейрона [pV=nu RT,] а также законы изопроцессов (так как количество вещества остается постоянным, то эти законы применимы):
изобарный — (Vsim T; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; (1))
изохорный — (psim T; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;(2) )
изотермический — (psim dfrac{1}{V} ; ; ; ; (3))
где (nu) — количество вещества газа, (R) — универсальная газовая постоянная, (T) — абсолютная температура газа.
Состояние 1:
Выразим из уравнения Менделеева – Клапейрона объем газа (для состояния 1): [V_1=dfrac{nu R T_1}{p_1}] [V_1=dfrac{2text{ моль}cdot8,31text{ Дж/(моль$cdot$К)}cdot280text{ К}}{10^5text{ Па}}approx0,0465 text{ м$^3$}] Состояние 2:
Так как процесс 1-2 — изотермический, то (T_1) = (T_2) = 280 К
По условию (V_2=2V_1 ; ; ; Rightarrow ; ; ; V_2 =) 0,093 м(^3)
По уравнению (3) при увеличении объема в два раза давление уменьшится в 2 раза, следовательно, давление в состоянии 2 равно: (p_2=dfrac{p_1}{2}=0,5cdot 10^5text{ Па})
Состояние 3:
Так как процесс 2-3 — изохорный, то (V_3=V_2=) 0,093 м(^3)
По условию (p_3=p_1=) 10(^5) Па
Из уравнения Менделеева – Клапейрона выразим температуру газа (для состояния 3): [T_3=dfrac{p_3V_3}{nu R}] [T_3=dfrac{10^5text{ Па}cdot0,093text{ м$^3$}}{2text{ моль}cdot8,31text{ Дж/(моль$cdot$К)}}approx560text{ К}] Состояние 4:
Так как процесс изобарный, то (p_4=p_3=p_1) = 10(^5) Па
По условию (V_4=3V_1 ; ; ; Rightarrow ; ; ; V_4=) 3(cdot) 0,0465 м(^3) = 0,1395 м(^3)
Температура газа в состоянии 4 равна: [T_4=dfrac{p_4V_4}{nu R}] [T_4=dfrac{10^5text{ Па}cdot0,1395text{ м$^3$}}{2text{ моль}cdot8,31text{ Дж/(моль$cdot$К)}}=840text{ К}]
состояние 1: (p_1) = 10(^5) Па, (T_1) = 280 К, (V_1) = 0,0465 м(^3)
состояние 2: (p_2) = 0,5(cdot)10(^5) Па, (T_2) = 280 К, (V_2) = 0,093 м(^3)
состояние 3: (p_3) = 10(^5) Па, (T_3) = 560 К, (V_3) = 0,093 м(^3)
состояние 4: (p_4) = 10(^5) Па, (T_4) = 840 К, (V_4) = 0,1395 м(^3)
Ответ: p₁ = 10⁵ Па, T₁ = 280 К, V₁ = 0,0465 м³
p₂ = 0,5⋅10⁵ Па, T₂ = 280 К, V₂ = 0,093 м³
p₃ = 10⁵ Па, T₃ = 560 К, V₃ = 0,093 м³
p₄ = 10⁵ Па, T₄ = 840 К, V₄ = 0,1395 м³
Курс Глицин. Любовь, друзья, спорт и подготовка к ЕГЭ
Курс Глицин. Любовь, друзья, спорт и подготовка к ЕГЭ