Задание 24 ЕГЭ по физике · C0CDD7
Нагрев ртути при вращении
В открытой пробирке, вращающейся в горизонтальной плоскости с угловой скоростью 10 с – 1 вокруг вертикальной оси, проходящей через край пробирки, находится столбик ртути длиной h = 1 см, центр которого отстоит от оси вращения на расстояние r = 20 см. До какой температуры T2 надо нагреть пробирку, чтобы при увеличении угловой скорости в 4 раза столбик ртути не сместился? Начальная температура t1 =0 оС, а внешнее атмосферное давление p0 = 10 5 Па.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Так как столбик ртути не смещается, объём газа в пробирке остаётся постоянным. Давление газа у внешнего конца столбика превышает атмосферное давление на величину центробежного давления ртути.
p=p0+ρω2rh
При начальной угловой скорости избыточное давление равно:
Δp1=ρω12rh=1,36⋅104⋅102⋅0,20⋅0,01=2720 Па
Начальное давление газа и начальная абсолютная температура равны:
p1=105+2720=102720 Па,T1=273 К
После увеличения угловой скорости в 4 раза избыточное давление возрастает в 16 раз:
Δp2=ρ(4ω1)2rh=16Δp1=43520 Па
Конечное давление газа:
p2=p0+Δp2=143520 Па
При постоянном объёме газа применяем закон Шарля:
p1T1=p2T2,T2=T1p2p1=273⋅143520102720≈381,2 К
Переводим конечную температуру в градусы Цельсия:
t2=T2−273≈108 °C
p=p0+ρω2rh
При начальной угловой скорости избыточное давление равно:
Δp1=ρω12rh=1,36⋅104⋅102⋅0,20⋅0,01=2720 Па
Начальное давление газа и начальная абсолютная температура равны:
p1=105+2720=102720 Па,T1=273 К
После увеличения угловой скорости в 4 раза избыточное давление возрастает в 16 раз:
Δp2=ρ(4ω1)2rh=16Δp1=43520 Па
Конечное давление газа:
p2=p0+Δp2=143520 Па
При постоянном объёме газа применяем закон Шарля:
p1T1=p2T2,T2=T1p2p1=273⋅143520102720≈381,2 К
Переводим конечную температуру в градусы Цельсия:
t2=T2−273≈108 °C
Пример ответа
T2≈381 К,илиt2≈108 °C
Источник: Открытый банк ФИПИ C0CDD7
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.