Задание 24 ЕГЭ по физике · 88341F
Количество теплоты при охлаждении газа
В закрытом сосуде находится одноатомный идеальный газ, масса которого 12 г, а молярная масса 0,004 кг/моль. В начале опыта давление в сосуде равно 4×105 Па при температуре 400 К. После охлаждения газа давление понизилось до 2×105 Па. Какое количество теплоты отдал газ в ходе опыта? Стенки сосуда считать прочными и теплопроводимыми.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Сосуд закрыт и прочен, поэтому масса газа и его объём постоянны. Для идеального газа при постоянном объёме давление прямо пропорционально абсолютной температуре.
p1T1=p2T2
Найдём конечную температуру газа:
T2=T1p2p1=4002×1054×105=200 К
Количество вещества газа равно:
ν=mM=0,0120,004=3 моль
Для одноатомного идеального газа молярная теплоёмкость при постоянном объёме равна CV=3R2. Так как газ охлаждается, изменение его внутренней энергии отрицательно:
Q=νCV(T2−T1)=3⋅3R2⋅(200−400)≈−7,5×103 Дж
Знак минус означает, что газ отдал теплоту. Количество отданной теплоты берём по модулю.
Qотд=∣Q∣≈7,5×103 Дж=7,5 кДж
p1T1=p2T2
Найдём конечную температуру газа:
T2=T1p2p1=4002×1054×105=200 К
Количество вещества газа равно:
ν=mM=0,0120,004=3 моль
Для одноатомного идеального газа молярная теплоёмкость при постоянном объёме равна CV=3R2. Так как газ охлаждается, изменение его внутренней энергии отрицательно:
Q=νCV(T2−T1)=3⋅3R2⋅(200−400)≈−7,5×103 Дж
Знак минус означает, что газ отдал теплоту. Количество отданной теплоты берём по модулю.
Qотд=∣Q∣≈7,5×103 Дж=7,5 кДж
Пример ответа
Газ отдал примерно 7,5 кДж теплоты.
Источник: Открытый банк ФИПИ 88341F
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.