Задание 24 ЕГЭ по физике · 96017E
Доля теплоты на внутреннюю энергию
В вертикальном цилиндре, закрытом лёгким поршнем, находится бензол (С6H6) при температуре кипения t=80 °C . При сообщении бензолу некоторого количества теплоты часть его превращается в пар, который при изобарном расширении совершает работу, поднимая поршень. Удельная теплота парообразования бензола L=396⋅ 10 3 Дж/кг, а его молярная масса
M = 78⋅ 10 −3 кг/моль. Какая часть подводимого к бензолу количества теплоты идёт на увеличение внутренней энергии системы? Объёмом жидкого бензола и трением между поршнем и цилиндром пренебречь.
M = 78⋅ 10 −3 кг/моль. Какая часть подводимого к бензолу количества теплоты идёт на увеличение внутренней энергии системы? Объёмом жидкого бензола и трением между поршнем и цилиндром пренебречь.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
При кипении подведённое количество теплоты расходуется на увеличение внутренней энергии системы и на работу расширения пара:
Q=ΔU+A
Если масса испарившегося бензола равна m, то количество теплоты, необходимое для его испарения, равно:
Q=mL
Пар расширяется при постоянном давлении. Считая его идеальным газом, найдём работу расширения:
A=pΔV=νRT=mMRT
Тогда изменение внутренней энергии равно:
ΔU=mL−mMRT
Искомая доля подводимой теплоты не зависит от массы испарившегося бензола:
ΔUQ=mL−mMRTmL=1−RTML
Температура кипения бензола в кельвинах равна T=80+273=353 K. Подставим значения:
ΔUQ=1−8,31⋅35378⋅10−3⋅396⋅103≈1−0,095=0,905
Q=ΔU+A
Если масса испарившегося бензола равна m, то количество теплоты, необходимое для его испарения, равно:
Q=mL
Пар расширяется при постоянном давлении. Считая его идеальным газом, найдём работу расширения:
A=pΔV=νRT=mMRT
Тогда изменение внутренней энергии равно:
ΔU=mL−mMRT
Искомая доля подводимой теплоты не зависит от массы испарившегося бензола:
ΔUQ=mL−mMRTmL=1−RTML
Температура кипения бензола в кельвинах равна T=80+273=353 K. Подставим значения:
ΔUQ=1−8,31⋅35378⋅10−3⋅396⋅103≈1−0,095=0,905
Пример ответа
На увеличение внутренней энергии системы идёт примерно 0,905 подводимого количества теплоты, или около 90,5%.
Источник: Открытый банк ФИПИ 96017E
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.