Задания на термодинамику егэ физика - Помощь в подготовке к экзаменам и поступлению

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 V_ср.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 …

Источник

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):

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

Источник

Тема 24.

Качественная задача

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:

p = nkT

где — концентрация вещества, — постоянная Больцмана , — температура газа.
Связь кинетической энергии с температурой

E = 3-kT
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.

Показать ответ и решение

Для начала построим график циклического процесса в координатах p − V . Для этого проанализируем
процессы. Процесс 1-2 объём постоянен, по закону Шарля:

p1-= p2-⇒ p2 = p1T2-,
T1 T2 T1

пусть p1 = p0 . По графику T1 = T0 , , тогда

4T0-
p2 = p0 T = 4p0.
0

В координатах p − V вертикальная линия.
Процесс 2-3 изотермический по закону Бойля-Мариотта:

Из графика: V2 = V0 , , тогда

V 4p
p3 = p2 -2-= ---0= 2p0.
V3 2

В координатах p − V – гипербола.
Процесс 3-4 изохорный по закону Шарля:

p p
-3-= --4.
T3 T4

По графику , , тогда

2T0-
p4 = 2p0 4T0 = p0.

В координатах p − V вертикальная линия.
Процесс 4-1. Для его анализа воспользуемся уравнением Менделеева-Клапейрона:

где – количество вещества.
Так как количество газа постоянно, то

pV- = νR = const.
T

В процессе 4-3 V = αT , где – некоторый коэффициент.
Подставим в предыдущее уравнение:

pαT--= pα = const.
T

То есть давление в этом процессе постоянно.
Изобразим циклический процесс в координатах p − V :

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 P − V 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 25∘C на стенке стакана с
холодной водой начинается конденсация паров воды из воздуха, если снизить температуру стакана до
14∘C . 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:

-p-
φ = p 100%
н

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 ∘
14 C становится насыщенным, следовательно, давление водяного
пара в воздухе равно давлению насыщенного пара при температуре 14∘C . По таблице давление
насыщенного пара при температуре ∘
14 C равно p = 16 гПа.
Абсолютная влажность равна плотности водяных паров. Найдём плотность пара при 25∘C с помощью
уравнения Менделеева-Клапейрона.

pV = m-RT ⇒ p = ρRT--,
μ V

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 ∘
14 C и
второе пар при 25 ∘C . При этом пар изобарически охлаждается, значит, давление в обоих случаях равно
.

ρ RT ρ RT
p14 = -н.п.14---24- p25 = -25--25-
μ μ

По таблице плотность насыщенных паров при 14∘C равна г/м Тогда с учётом
, имеем:

T (14 + 273)
ρ25 = ρн.п.14--14= 12,11 г/м3 -----------≈ 11,7 г/м3.
T25 (25 + 273)

Давление насыщенного пара при 25 ∘C найдём по таблице и оно равно p0 = 32 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:

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

1 балл ставится за задачу если:

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:

-p-
ϕ = p
н

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:

m pμ
pV = --RT ⇒ ρ = ---,
μ RT

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:

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

1 балл ставится за задачу если:

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 Q > 0 , то и A > 0 , следовательно, объем увеличивается.
В процессе 2-3 внутренняя энергия уменьшается, количество теплоты не подводится к газу,
следовательно, по первому закону термодинамики

Тогда A > 0 и объем увеличивается.

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

2 балла ставится за задачу если:

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

1 балл ставится за задачу если:

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 ; p = p + ρ gΔh
2 a в . Со стороны открытого колена
по-прежнему будет оказываться атмосферное давление: p0 = pa . 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:

2 балла ставится за задачу если:

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

1 балл ставится за задачу если:

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:

--- 3-
Ek = 2kT,

где – температура газа.
Отсюда:

---
2Ek-
T = 3k .

Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона:

где – давление, – количество вещества.
Тогда давление можно найти по формуле:

νRT νR ⋅ 2E-
p = -----= -------k.
V 3kV

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:

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

1 балл ставится за задачу если:

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

νRT--
V = p .

Так как p1- T1-
p = T ,
0 0 то в процессе 1–2 объём постоянный.
В процессе 2-3 давление газа постоянно, тогда по закону Гей-Люссака:

V-
T = const,

объём увеличивается.

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

2 балла ставится за задачу если:

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

1 балл ставится за задачу если:

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

На диаграмме T − V (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:

p = νRT--.
V

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 k1 < k2 , значит, давление в точке
2 меньше, чем давление в точках 1 и 3.

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

2 балла ставится за задачу если:

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

1 балл ставится за задачу если:

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:

νRT1-- νRT2--
V1 = p V2 = p
1 2

Тогда искомое соотношение

V T ⋅ p
-2-= -2---1.
V1 p2 ⋅ T1

Так как , , при этом k2 > k1 . Тогда

V T ⋅ k T k
-2-= -2---1-1-= -1-< 1.
V1 k2T2 ⋅ T1 k2

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

2 балла ставится за задачу если:

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

1 балл ставится за задачу если:

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 P − V ; V − T ;
P − T .

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:

p-= const,
T

давление увеличивается.
3-1. Изобарически возвращают в исходное положение, то есть давление постоянное. По закону
Бойля-Мариотта:

V-
T = const,

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:

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

1 балл ставится за задачу если:

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:

m-
ρ = V (1)

тогда уравнение Клайперона–Менделеева можно переписать в виде

m ρ
pV = --RT ⇒ p = --RT, (2)
μ μ

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:

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

1 балл ставится за задачу если:

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 p − V .
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 3
U = -νRT
2 , значит в процессе 1–2
температура увеличивается, давление тоже увеличивается (по графику ). По основному газовому
закону pV
--- = const
T 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:

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

1 балл ставится за задачу если:

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

pV
T = ---
νR

2. Зафиксируем объем , при этом отношение температур равно

pV0-
TI-- νIR--- νII
TII = pV0--= νI > 1
ν R
II

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

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

2 балла ставится за задачу если:

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

1 балл ставится за задачу если:

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

3p-+ p-= 2p
2 2

2) При втором открывании и закрывании, с учетом тех же законов, установившееся давление в
первом и втором будет равно

2p p
---+ --= 1,5p
2 2

3) Так как объем сосуда не изменился, а температура по условию постоянна, то в соответствии
уравнению Менделеева –Клайперона

pV
pV = νRT ⇒ ν = ----
RT

Знаменатель остался прежним, а числитель увеличился, значит и количество газа увеличилось.

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

2 балла ставится за задачу если:

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

1 балл ставится за задачу если:

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:

p
ϕ = ----⋅ 100%
pн.п.

где – давление пара, pн.п. – 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:

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

1 балл ставится за задачу если:

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Источник

Задачи из ДЕМОВАРИАНТОВ (с решениями)

1. Воздушный шар, оболочка
которого имеет массу М = 145 кг и объем V =
230 м³, наполняется горячим воздухом при нормальном
атмосферном давлении и температуре окружающего воздуха t_о
= 0^оС. Какую минимальную температуру t должен
иметь воздух внутри оболочки, чтобы шар начал подниматься? Оболочка
шара нерастяжима и имеет в нижней части небольшое отверстие.
Образец возможного решения

2. Воздушный
шар с газонепроницаемой оболочкой массой 400 кг заполнен гелием.
Он может удерживать в воздухе на высоте, где температура воздуха
17^оС, а давление 10⁵ Па, груз массой 225
кг. Какова масса гелия в оболочке шара? Считать, что оболочка
шара не оказывает сопротивления изменению объема шара.
Образец возможного решения

2*. В камере, заполненной азотом, при температуре T = 300 К находится открытый цилиндрический сосуд (см. рис. 1). Высота сосуда L = 50 см. Сосуд плотно закрывают цилиндрической пробкой и охлаждают до температуры T₁. В результате расстояние от дна сосуда до низа пробки становится равным h = 40 см (см. рис. 2). Затем сосуд нагревают до первоначальной температуры T₀. Расстояние от дна сосуда до низа пробки при этой температуре становится равным H = 46 см (см. рис. 3). Чему равна температура T₁? Величину силы трения между пробкой и стенками сосуда считать одинаковой при движении пробки вниз и вверх. Массой пробки пренебречь. Давление азота в камере во время эксперимента поддерживается постоянным.
Образец возможного решения

3. В медный
стакан калориметра массой 200 г, содержащий 150 г воды, опустили
кусок льда, имевший температуру 0°С. Начальная температура калориметра
с водой 25°С. В момент времени, когда наступит тепловое равновесие,
температура воды и калориметра стала равной 5°С. Рассчитайте массу
льда. Удельная теплоемкость меди 390 Дж/кг•К, удельная теплоемкость
воды 4200 Дж/кг•К, удельная теплота плавления льда 3,35•10⁵
Дж/кг. Потери тепла калориметром считать пренебрежимо малыми.
Образец возможного решения

4. Необходимо расплавить лёд массой 0,2 кг,
имеющий температуру 0^оС. Выполнима ли эта задача,
если потребляемая мощность нагревательного элемента – 400 Вт,
тепловые потери составляют 30%, а время работы нагревателя не
должно превышать 5 минут?
Образец возможного решения

4*. Теплоизолированный горизонтальный сосуд разделён пористой перегородкой на две равные части. В начальный момент в левой части сосуда находится ν = 2 моль гелия, а в правой – такое же количество моль аргона. Атомы гелия могут проникать через перегородку, а для атомов аргона перегородка непроницаема. Температура гелия равна температуре аргона: Т = 300 К. Определите отношение внутренних энергий газов по разные стороны перегородки после установления термодинамического равновесия.
Образец возможного решения

4**. Теплоизолированный цилиндр разделён подвижным теплопроводным поршнем на две части. В одной части цилиндра находится гелий, а в другой – аргон. В начальный момент температура гелия равна 300 К, а аргона – 900 К; объёмы, занимаемые газами, одинаковы, а поршень находится в равновесии. Поршень медленно перемещается без трения. Теплоёмкость поршня и цилиндра пренебрежимо мала. Чему равно отношение внутренней энергии гелия после установления теплового равновесия к его энергии в начальный момент?
Образец возможного решения

5. В вакууме
закреплен горизонтальный цилиндр с поршнем. В цилиндре находится
0,1 моль гелия. Поршень удерживается упорами и может скользить
влево вдоль стенок цилиндра без трения. В поршень попадает пуля
массой 10 г, летящая горизонтально со скоростью 400 м/с, и застревает
в нем. Температура гелия в момент остановки поршня в крайнем левом
положении возрастает на 64 К. Какова масса поршня? Считать, что
за время движения поршня газ не успевает обменяться теплом с поршнем
и цилиндром.
Образец возможного решения

6. В горизонтальном цилиндрическом сосуде,
закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное
давление газа p₁ = 4•10⁵
Па. Расстояние от дна сосуда до поршня равно L. Площадь
поперечного сечения поршня S = 25 см². В
результате медленного нагревания газ получил количество теплоты
Q = 1,65 кДж, а поршень сдвинулся на расстояние x
= 10 см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда
действует сила трения величиной F_тр = 3•10³
Н. Найдите L. Считать, что сосуд находится в вакууме.
Образец возможного решения

7. На pT-диаграмме показан
цикл тепловой машины, у которой рабочим телом является идеальный
газ (см. рисунок). На каком из участков цикла 1 – 2, 2 – 3, 3
– 4, 4 – 1 работа газа наибольшая по модулю?
Образец возможного решения

8. 10 моль одноатомного идеального
газа 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?
Образец возможного решения

9. 10 моль идеального одноатомного газа охладили,
уменьшив давление в 3 раза. Затем газ нагрели до первоначальной
температуры 300 К (см. рисунок). Какое количество теплоты сообщено
газу на участке 2 — 3?
Образец возможного решения

10. 1 моль идеального одноатомного газа сначала
охладили, а затем нагрели до первоначальной температуры 300
К, увеличив объем газа в 3 раза (см. рисунок). Какое количество
теплоты отдал газ на участке 1 — 2?
Образец возможного решения

10*. Над одноатомным идеальным газом проводится циклический процесс, показанный на рисунке. На участке 1–2 газ совершает работу А₁₂ = 1000 Дж. На адиабате 3–1 внешние силы сжимают газ, совершая работу |A₃₁| = 370 Дж. Количество вещества газа в ходе процесса не меняется. Найдите количество теплоты |Q_хол|, отданное газом за цикл холодильнику.
Образец возможного решения

11. Рассчитайте КПД тепловой
машины, использующей в качестве рабочего тела одноатомный идеальный
газ и работающей по циклу, изображенному на рисунке.
Образец возможного решения

Избранные задачи прошлых лет (с ответами)

12. Вертикально расположенный
замкнутый цилиндрический сосуд высотой 50 см разделен подвижным
поршнем весом 110 Н на две части, в каждой из которых содержится
одинаковое количество идеального газа при температуре 361 К. Сколько
молей газа находится в каждой части цилиндра, если поршень находится
на высоте 20 см от дна сосуда? Толщиной поршня пренебречь.

13. В калориметре
находился лед при температуре t₁ = — 5 °С.
Какой была масса m₁ льда, если после добавления
в калориметр m₂ = 4 кг воды, имеющей температуру
t₂ = 20 °С, и установления теплового равновесия
температура содержимого калориметра оказалась равной t
= 0 °С, причем в калориметре была только вода?

14. Теплоизолированный
цилиндр разделен подвижным теплопроводным поршнем на две части.
В одной части цилиндра находится гелий, а в другой — аргон. В
начальный момент температура гелия равна 300 К, а аргона — 900
К. При этом объемы, занимаемые газами одинаковы. Какую температуру
будут иметь газы в цилиндре после установления теплового равновесия,
если поршень перемещается без трения? Теплоемкостью сосуда и поршня
пренебречь.

15. Теплоизолированный
сосуд объемом V = 2 м³ разделен теплопроводящей
перегородкой на две части одинакового объема. В одной части находится
m = 1 кг гелия, а в другой части m = 1 кг аргона.
Средняя квадратичная скорость атомов аргона равна средней квадратичной
скорости атомов гелия и составляет υ = 500 м/с. Рассчитайте
парциальное давление гелия после удаления перегородки.

16. Теплоизолированный
сосуд объемом V = 2 м³ разделен пористой перегородкой
на две равные части. В начальный момент в одной части сосуда находится
ν_He = 2 моль гелия, а в другой – ν_Ar
= 1 моль аргона. Температура гелия Т_He = 300
К, а температура аргона Т_Ar = 600 К. Атомы
гелия могут свободно проникать через поры в перегородке, а атомы
аргона – нет. Определите температуру гелия после установления
теплового равновесия в системе.

17. С одним молем идеального
одноатомного газа совершают процесс 1-2-3-4, показанный на рисунке
в координатах V-Т. Во сколько раз количество теплоты,
полученное газом в процессе 1-2-3-4 больше работы газа в этом
процессе?

18. Один моль одноатомного
идеального газа совершает процесс 1-2-3 (см. рисунок). На участке
2 — 3 к газу подводят 3 кДж теплоты. Т₀ =
100 К. Найдите отношение работы, совершаемой газом в ходе всего
процесса А₁₂₃, к соответствующему полному
количеству подведенной к нему теплоты Q₁₂₃.

19. Один моль идеального
одноатомного газа сначала изотермически сжали (Т₁
= 300 К). Затем газ изохорно охладили, понизив давление в 3 раза
(см. рисунок). Какое количество теплоты отдал газ на участке 2
— 3?

20. Идеальный одноатомный
газ расширяется сначала адиабатно, а затем изобарно. Конечная
температура газа равна начальной (см. рисунок). За весь процесс
1-2-3 газом совершается работа, равная 5 кДж. Какую работу совершает
газ при адиабатном расширении?

21. На рисунке в координатах
p,T показан цикл тепловой машины, у которой
рабочим телом является идеальный газ. На каком участке цикла работа
газа наименьшая по модулю?

22. Один моль одноатомного
идеального газа совершает цикл, изображенный на pV-диаграмме
(см. рисунок). Участок 1 – 2 –– изотерма, 2 – 3 –– изобара, 3
– 1 –– адиабата. Работа, совершаемая газом за цикл, равна А.
Разность температур в состояниях 1 и 3 составляет ΔТ.
Какую работу совершает газ при изотермическом процессе?

23. Газообразный гелий находится
в цилиндре под подвижным поршнем. Газ сжимают в адиабатическом
процессе, переводя его из состояния 1 в состояние 2 (см. рис.).
Над газом совершается при этом работа сжатия А₁₂
(А₁₂> 0). Затем газ расширяется в изотермическом
процессе 2-3, и, наконец, из состояния 3 газ переводят в состояние
1 в процессе, когда его давление Р прямо пропорционально
объему V. Найти работу А₂₃, которую
совершил газ в процессе изотермического расширения, если во всем
замкнутом цикле 1-2-3-1 он совершил работу А.

24. Температура
гелия увеличилась в k = 3 раза в процессе P²V
= const (Р — давление, V — объем газа), а его
внутренняя энергия изменилась на 100 Дж. Найти: 1) начальный объем
V₁ газа; 2) начальное давление P₁
газа. Максимальный объем, который занимал газ в процессе нагрева,
равнялся V_max = 3 л.

25. Одноатомный идеальный
газ неизменной массы совершает циклический процесс, показанный
на рисунке. За цикл от нагревателя газ получает количество теплоты
Q_H = 8 кДж. Чему равна работа газа за цикл?

Ответы к избранным задачам
прошлых лет

Источник

Инфоурок

›

Физика

›Другие методич. материалы›Подборка задач на соответствие «Термодинамика» ЕГЭ

Подборка задач на соответствие «Термодинамика» ЕГЭ

Скачать материал

Сейчас обучается 97 человек из 42 регионов

Сейчас обучается 461 человек из 73 регионов

Сейчас обучается 104 человека из 46 регионов

Краткое описание документа:

В настоящее время важным фактором в обучении старшеклассников является подготовка их к ЕГЭ (ГИА). Моя методика подготовки основана на подаче базового и специфического теоретического материала и закреплении его на задачах в письменной и интерактивной форме, которая позволяет обеспечить прочное и осознанное усвоение знаний, умений и навыков, развитие способностей учащихся, приобщение их к творческой деятельности. Подача теории по физике должна даваться только учителем, который глубоко и качественно объяснит суть физических явлений, законов, понятий и т. д. Также необходимо показать учащимся алгоритмы решения основных тематических задач. А вот далее предоставляется свобода ученику в самостоятельной деятельности – повторении и воспроизведении теоретического материала, решении задач. Именно самостоятельная деятельность позволяет ученику раскрыться, лучше использовать свой творческий потенциал, научит применять теоретическую базу при решении различных задач.

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 153 784 материала в базе

Выберите категорию:
Выберите учебник и тему

Выберите класс:
Тип материала:
- Все материалы
- Статьи
- Научные работы
- Видеоуроки
- Презентации
- Конспекты
- Тесты
- Рабочие программы
- Другие методич. материалы

Найти материалы

Другие материалы

Презентация по физике -10 класс

Учебник: «Физика. Базовый и углубленный уровни (в 2 частях) », Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И.
Тема: 1. Основные положения молекулярно-кинетической теории

19.12.2018
383
0

19.12.2018
3022
16

19.12.2018
2106
36

18.12.2018
475
1

Рейтинг:
2 из 5

18.12.2018
467
35

Вам будут интересны эти курсы:

Курс повышения квалификации «Информационные технологии в деятельности учителя физики»
Курс повышения квалификации «Правовое обеспечение деятельности коммерческой организации и индивидуальных предпринимателей»
Курс повышения квалификации «Основы управления проектами в условиях реализации ФГОС»
Курс повышения квалификации «Организация практики студентов в соответствии с требованиями ФГОС педагогических направлений подготовки»
Курс повышения квалификации «Организация практики студентов в соответствии с требованиями ФГОС юридических направлений подготовки»
Курс повышения квалификации «Применение MS Word, Excel в финансовых расчетах»
Курс профессиональной переподготовки «Организация менеджмента в туризме»
Курс повышения квалификации «ЕГЭ по физике: методика решения задач»
Курс профессиональной переподготовки «Управление сервисами информационных технологий»
Курс профессиональной переподготовки «Методика организации, руководства и координации музейной деятельности»
Курс профессиональной переподготовки «Осуществление и координация продаж»
Курс профессиональной переподготовки «Организация и управление процессом по предоставлению услуг по кредитному брокериджу»
Курс профессиональной переподготовки «Организация маркетинговой деятельности»

Настоящий материал опубликован пользователем Ишкина Надежда Анатольевна. Инфоурок является
информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте
методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них
сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с
сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Удалить материал
- На сайте: 4 года и 2 месяца
- Подписчики: 0
- Всего просмотров: 7888
- Всего материалов:
  
  6

Источник

Задача 1:

На высоте 200км давление воздуха составляет примерно 10^-9 от нормального давления, а температура воздуха примерно 1200К. Оцените плотность воздуха на этой высоте. Ответ дайте 10^-10 , округлите до десятых

Начнем! Сначала преобразуем уравнение Менделеева-Клайперона для данного конкретного случая:

PV = νRT

$[boldsymbol{PV= frac{m}{M}R T}}}}]$

Заменим m = ρV, получим

$[boldsymbol{PV= frac{rho V}{M}R T}}}}]$

Очевидно, что можно разделить все уравнение на V, получим

$[boldsymbol{P= frac{rho}{M}R T}}}}]$

Выделяем из этого уравнения плотность, получим

$[boldsymbol{rho = frac{P M}{R T}}}}]$

$rho = frac{10^{-9} cdot 29 cdot10^{-3} cdot 10^5}{8,31 cdot 10^{-12}}}}}$ = 291· 10^-12≈ 2,9· 10^-10

Ответ: 2,9

Задача 2:

Абсолютная температура воздуха в сосуде под поршнем повысилась в 2 раза, и воздух перешел из состояния 1 в состояние 2. Сквозь зазор между поршнем и сосудом мог просачиваться воздух. Рассчитайте отношение N₂ / N₁ числа молекул газа в конце и в начале опыта.

Посмотрим, что мы имеем в относительных величинах, используем приложенный график:

V₂ = 3V₁ ,

p₂ = 2p₁ ,

Т₂ = 2Т₁— по условию задачи.

Обозначим искомое отношение буквой $k = frac{N_2}{N_1}$ / Тогда N₂ = k N₁ . Массу газа в поршне можно представить, как m = N· m₀ . Тогда, учитывая, что газ не менялся, массы вначале и в конце опыта будут тоже соответствовать условию m₂ = k m₁ .

В уравнении $boldsymbol{pV= frac{rho V}{M}R T}}}}$ постоянными будут только молярная масса М и газовая постоянная R. Преобразуем это уравнение, перенеся постоянные величины влево, а меняющиеся — вправо

$[boldsymbol{ frac{R}{M} = frac{pV}{m T}}}]$

То есть $boldsymbol{ frac{pV}{m T}}$ = const, а значи, мы можем составить уравнение

$[boldsymbol{ frac{p_1 V_1}{m_1 T_1} = frac{p_2 V_2}{m_2 T_2}}]$

Подставляем все значения

$[boldsymbol{ frac{p_1 V_1}{m_1 T_1} = frac{2p_1 3V_1}{km_1 2T_1}}]$

Сокращаем и получаем k = 3

Ответ: 3

Задача 3:

При постоянном давлении газообразный гелий нагрели на 20ºК. Какое количество теплоты получил гелий в этом процессе, если масса гелия равна 40г?

Используем измененную формулу первого закона термодинамики, учитывая,что гелий нагревали, значит тепло передавали газу, газ увеличивал объем и нагревался. Значит, везде берем знак «+»

Q = A + ΔU,

Так как нам известно, что давление постоянное, мы можем воспользоваться формулой

Q = ν R ΔT ( 1 + $boldsymbol{frac{i}{2}}$ )

В нашем случае газ гелий одноатомный, следовательно, i = 3.

Q = $boldsymbol{frac{5}{2}frac{m}{M}}$ R ΔT

Q = $frac{5cdot 40 cdot{10^{-3}} cdot{8,31} cdot20}{2 cdot4 cdot10^{-3}}$ = 4155

Ответ: 4155 Дж

Задача 4:

Идеальный одноатомный газ в количестве ν = 0,09 моль находится в равновесии в вертикальном гладком цилиндре под массивным поршнем с площадью S = 25 см². Внешнее атмосферное давление p₀ = 10⁵ Па. В результате охлаждения газа поршень опустился на высоту Δh = 4 см, а температура газа понизилась на ΔТ = 16 К. Какова масса поршня?

Для того,чтобы найти массу поршня, мы должны понять, где она здесь есть. а она — составляющая силы тяжести

F = mg

Поршень, находится в состоянии равновесия. Рассмотрим, какие силы действуют на поршень. Это сила внешнего атмосферного давления F_0д , которая зависит от давления р₀ и площади поверхности поршня S и силы тяжести поршня F с одной стороны, а с другой стороны эти силы уравновешиваются силой давления газа, находящегося по поршнем F_1д. Эти силы определяются:

F_0д = p₀· S ,

F_1д = p₁· S

Получаем уравнение:

p₀· S + mg = p₁· S

Отсюда

m = $boldsymbol{frac{Scdot{(p_1 - p_0)}}{g}}$

Осталось разобраться с давлением p₁ . В процессе охлаждения газа внешнее давление не менялось, масса поршня тоже оставалась прежней, а значит, давление внутри, под поршнем было постоянным. Ура! У нас изобарный процесс! А значит, пользуемся удобными формулами!

Можно воспользоваться уравнением Менделеева-Клайперона

р₁ V = νRT,

учитывая, что мы имеем дело с изменением температуры в правой части уравнения, а в левой измениться может только объем — у нас же изотермический процесс!

р₁ ·ΔV = νR·ΔT

Преобразуем уравнение, учитывая, что ΔV = S·Δh (см. рисунок), и найдем давление внутри цилиндра:

р₁ S·Δh = νR·ΔT

р₁ = $boldsymbol{frac{{nu}cdot Rcdot {Delta T}}{S cdot{Delta h}}}$

m = $boldsymbol{frac{Scdot{(p_1 - p_0)}}{g}cdotS}$ = $boldsymbol{frac{{nu}cdot Rcdot {Delta T cdot{not S}}}{{not S} cdot{Delta h}cdot g}}$ — $boldsymbol{frac{p_0 cdot S}{g}}$

m = $boldsymbol{frac{{0,09} cdot {8,31} cdot {16}}{0,04 cdot 10}}$ — $boldsymbol{frac{{10^5} cdot 25 cdot{10^{-4}}}{10}}$ = 29,916 — 25 = 4,916

Округляем ответ до целых, получаем m = 5 кг.

Ответ: 5 кг

Источник

: ЕГЭ по физике

Сборник заданий для подготовки к ЕГЭ по физике. Тема: «Молекулярная физика и термодинамика».

Подборка содержит 46 задач по данной теме с ответами.

→ Скачать задания

→ Скачать ответы

Примеры заданий:

1. Идеальный одноатомный газ в исходном состоянии 1 обладает внутренней энергией 2700 Дж. Этот газ изотермически переводят в состояние 2 – при этом газ совершает работу 2000 Дж и его объём возрастает в 6 раз. Затем газ изобарически переводят в состояние 3, сжимая его до исходного объёма. Наконец газ изохорически возвращают в начальное состояние 1. Какую работу совершает газ в циклическом процессе 1–2–3–1?

Ответ: __________ Дж.

2. Алюминиевый брусок массой 760 г, температура которого равна 30 °C, приводят в контакт с медным бруском массой 1,8 кг, температура которого равна 90 °C. Через некоторое время бруски приходят в состояние термодинамического равновесия. Потери теплоты отсутствуют. Тепловое расширение брусков пренебрежимо мало. Выберите два верных утверждения.

1) В процессе установления между брусками термодинамического равновесия работа не совершается.

2) В исходном состоянии внутренние энергии брусков одинаковые.

3) В исходном состоянии запас внутренней энергии медного бруска больше запаса внутренней энергии алюминиевого бруска.

4) В состоянии термодинамического равновесия температура брусков равна 50 °C.

5) В состоянии термодинамического равновесия температура брусков равна 60 °C.

Ответ: __________.

Связанные страницы:

Источник