Задание 21 ЕГЭ по физике · 1D4573
Нагрев газа и пробка
В сосуде объёмом V = 0,02 м3 с жёсткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью s, заткнутое пробкой. Максимальная сила трения покоя F пробки о края отверстия равна 100 Н. Пробка выскакивает, если газу передать количество теплоты не менее 15 кДж. Определите значение s, полагая газ идеальным.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Сосуд имеет жёсткие стенки, поэтому его объём постоянен. Работа газа при нагревании равна нулю, и по первому закону термодинамики всё переданное тепло идёт на увеличение внутренней энергии:
Q=ΔU
Для одноатомного идеального газа внутренняя энергия выражается формулой U=32νRT. При постоянном объёме из уравнения Менделеева–Клапейрона следует νRΔT=VΔp, поэтому:
ΔU=32VΔp
Найдём разность между давлением газа в момент начала движения пробки и атмосферным давлением:
Δp=2Q3V=2⋅15⋅1033⋅0,02=5⋅105 Па
В момент выскакивания пробки сила, создаваемая разностью давлений, равна максимальной силе трения покоя:
Δp s=F
Следовательно, площадь отверстия равна:
s=FΔp=1005⋅105=2⋅10−4 м2
Q=ΔU
Для одноатомного идеального газа внутренняя энергия выражается формулой U=32νRT. При постоянном объёме из уравнения Менделеева–Клапейрона следует νRΔT=VΔp, поэтому:
ΔU=32VΔp
Найдём разность между давлением газа в момент начала движения пробки и атмосферным давлением:
Δp=2Q3V=2⋅15⋅1033⋅0,02=5⋅105 Па
В момент выскакивания пробки сила, создаваемая разностью давлений, равна максимальной силе трения покоя:
Δp s=F
Следовательно, площадь отверстия равна:
s=FΔp=1005⋅105=2⋅10−4 м2
Пример ответа
s = 2· 10−4 м2
Источник: Открытый банк ФИПИ 1D4573
Похожие задания
21В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис.…Изменение фототока при фиолетовом свете · 00B1EF21Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от…Равновесие капли в конденсаторе · 075D3921К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с…Зависимость тока от индуктивности · 0A303921На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его давления р…Переход из координат U–p в p–V · 0A953321Линзу удерживают на расстоянии 3 см от тетрадного листа с клетками, на котором нарисованы направленные в одну…Определение фокусного расстояния линзы · 0B795A21Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью С1 = 2С, С2 = С, С3 = 4С и С4 = 2С подключена к источнику…Энергия батареи конденсаторов · 0C59AA
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.