Задание 24 ЕГЭ по физике · E69926
Нагрев воздуха под ртутью
В горизонтально расположенной трубке постоянного сечения, запаянной с одного конца, помещён столбик ртути длиной 7,5 см, который отделяет воздух в трубке от атмосферы. Трубку расположили вертикально, запаянным концом вниз. На сколько градусов следует нагреть воздух в трубке, чтобы объём, занимаемый воздухом, стал прежним? Температура воздуха в лаборатории 300 К, а атмосферное давление составляет 750 мм рт. ст.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
В горизонтальном положении столбик ртути не создаёт перепада давления по высоте, поэтому начальное давление воздуха равно атмосферному:
p1=pатм=750 ммрт.ст.
После установки трубки вертикально запаянным концом вниз столбик ртути находится над воздухом. Давление воздуха увеличивается на давление столбика ртути длиной 7,5 см, то есть 75 мм рт. ст.:
p2=pатм+ρgh=750+75=825 ммрт.ст.
По условию конечный объём воздуха должен быть равен начальному. При постоянных количестве газа и объёме из уравнения состояния идеального газа следует:
p1T1=p2T2
Находим конечную температуру воздуха:
T2=T1p2p1=300⋅825750=330 К
Вычисляем, на сколько градусов нужно нагреть воздух:
ΔT=T2−T1=330−300=30 К
p1=pатм=750 ммрт.ст.
После установки трубки вертикально запаянным концом вниз столбик ртути находится над воздухом. Давление воздуха увеличивается на давление столбика ртути длиной 7,5 см, то есть 75 мм рт. ст.:
p2=pатм+ρgh=750+75=825 ммрт.ст.
По условию конечный объём воздуха должен быть равен начальному. При постоянных количестве газа и объёме из уравнения состояния идеального газа следует:
p1T1=p2T2
Находим конечную температуру воздуха:
T2=T1p2p1=300⋅825750=330 К
Вычисляем, на сколько градусов нужно нагреть воздух:
ΔT=T2−T1=330−300=30 К
Пример ответа
Воздух следует нагреть на 30 К, то есть на 30 градусов.
Источник: Открытый банк ФИПИ E69926
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.