Задание 24 ЕГЭ по физике · 28EA8D
Молярная масса одноатомного газа
С идеальным одноатомным газом, который находится в сосуде с поршнем, провели два опыта. В первом опыте газу сообщили, закрепив поршень, количество теплоты Q1, в результате чего его температура повысилась на ΔТ = 1 К. Во втором опыте, предоставив газу возможность изобарно расширяться, сообщили ему количество теплоты Q2, которое на 208 Дж больше, чем Q1. В результате температура газа повысилась, как и в первом случае, на ΔТ. Какова, по данным этих двух опытов, молярная масса газа, если его масса m = 1 кг?
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
В первом опыте поршень закреплён, поэтому объём газа постоянен и работа не совершается. Полученное тепло идёт на изменение внутренней энергии:
Q1=nCVΔT=n32RΔT
Во втором опыте газ расширяется при постоянном давлении, поэтому количество теплоты определяется молярной теплоёмкостью при постоянном давлении:
Q2=nCpΔT=n52RΔT
Вычтем первое выражение из второго. По условию разность количеств теплоты равна 208 Дж:
Q2−Q1=n(Cp−CV)ΔT=nRΔT=208 Дж
При ΔT=1 К количество вещества газа равно:
n=208RΔT=2088,31⋅1≈25 моль
Молярная масса газа равна отношению массы газа к количеству вещества:
M=mn=125 кг/моль=0,040 кг/моль
Q1=nCVΔT=n32RΔT
Во втором опыте газ расширяется при постоянном давлении, поэтому количество теплоты определяется молярной теплоёмкостью при постоянном давлении:
Q2=nCpΔT=n52RΔT
Вычтем первое выражение из второго. По условию разность количеств теплоты равна 208 Дж:
Q2−Q1=n(Cp−CV)ΔT=nRΔT=208 Дж
При ΔT=1 К количество вещества газа равно:
n=208RΔT=2088,31⋅1≈25 моль
Молярная масса газа равна отношению массы газа к количеству вещества:
M=mn=125 кг/моль=0,040 кг/моль
Пример ответа
Молярная масса газа M≈0,040 кг/моль, или 40 г/моль.
Источник: Открытый банк ФИПИ 28EA8D
Похожие задания
24Три одинаковых сосуда, содержащих разреженный газ, соединены друг с другом трубками малого диаметра: первый…Изменение количества газа · 003B5124Закрытый сверху вертикальный цилиндрический сосуд, заполненный воздухом, разделён тяжёлым поршнем, способным…Количество удалённого воздуха · 05A6DD24В запаянной с одного конца трубке находится влажный воздух, отделённый от атмосферы столбиком ртути длиной l…Тепловой баланс и тепловое равновесие · 060CB224Два одинаковых теплоизолированных сосуда соединены короткой трубкой с краном. В первом сосуде находится ν1 =2…Равновесие двух газов · 075E8424Закрытый вертикальный цилиндрический сосуд, заполненный идеальным газом, разделён на две части тяжёлым…Газ под поршнем: механическое равновесие · 0EEB9424В запаянной с одного конца стеклянной трубке, расположенной горизонтально, находится столбик воздуха длиной…Воздушный столбик и ртуть · 0F5292
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.