Задание 21 ЕГЭ по физике · 2C751A
Изотермическое сжатие пара и воздуха
В одном сосуде под поршнем в объёме V0 при комнатной температуре находится только насыщенный водяной пар и вода, которая занимает малый объём. В другом сосуде под поршнем в объёме V0 при том же давлении p0 находится сухой воздух. Воздух и водяной пар изотермически сжимают так, что объём под поршнем уменьшается в 2 раза. Постройте графики этих двух процессов в переменных p – V. Опираясь на законы молекулярной физики, объясните построение графиков.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Рассмотрим сухой воздух. Его масса и температура постоянны, поэтому выполняется закон Бойля–Мариотта.
pV=const
В начальном состоянии воздух имеет параметры p0 и V0. В конечном состоянии объём равен V0/2.
p0V0=p2V02
Следовательно, давление воздуха в конце сжатия увеличивается в два раза.
p2=2p0
График процесса для воздуха представляет собой участок гиперболы p=p0V0/V, соединяющий точки (V0,p0) и (V0/2,2p0). При сжатии движение по графику направлено влево и вверх.
В первом сосуде при комнатной температуре одновременно присутствуют насыщенный водяной пар и жидкая вода. Давление насыщенного пара при данной температуре определяется только температурой, а не объёмом сосуда.
При изотермическом сжатии часть пара конденсируется в воду. Поэтому пар остаётся насыщенным, а его давление не изменяется и равно начальному давлению p0.
График процесса для водяного пара является горизонтальным отрезком p=p0, соединяющим точки (V0,p0) и (V0/2,p0). Наличие воды обеспечивает возможность конденсации и сохранения насыщенного состояния.
pV=const
В начальном состоянии воздух имеет параметры p0 и V0. В конечном состоянии объём равен V0/2.
p0V0=p2V02
Следовательно, давление воздуха в конце сжатия увеличивается в два раза.
p2=2p0
График процесса для воздуха представляет собой участок гиперболы p=p0V0/V, соединяющий точки (V0,p0) и (V0/2,2p0). При сжатии движение по графику направлено влево и вверх.
В первом сосуде при комнатной температуре одновременно присутствуют насыщенный водяной пар и жидкая вода. Давление насыщенного пара при данной температуре определяется только температурой, а не объёмом сосуда.
При изотермическом сжатии часть пара конденсируется в воду. Поэтому пар остаётся насыщенным, а его давление не изменяется и равно начальному давлению p0.
График процесса для водяного пара является горизонтальным отрезком p=p0, соединяющим точки (V0,p0) и (V0/2,p0). Наличие воды обеспечивает возможность конденсации и сохранения насыщенного состояния.
Пример ответа
Для сухого воздуха: гипербола pV=p0V0 от точки (V0,p0) до точки (V0/2,2p0). Для насыщенного водяного пара: горизонтальный отрезок p=p0 от точки (V0,p0) до точки (V0/2,p0); при сжатии часть пара конденсируется.
Источник: Открытый банк ФИПИ 2C751A
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.