Задание 24 ЕГЭ по физике · FBCEF2
График нагревания газа
В вертикальном цилиндре с гладкими стенками под массивным металлическим поршнем находится идеальный газ. В первоначальном состоянии 1 поршень опирается на жёсткие выступы на внутренней стороне стенок цилиндра (рис. 1), а газ занимает объём V0 и находится под давлением p0, равным внешнему атмосферному. Его температура в этом состоянии равна T0. Газ медленно нагревают, и он переходит из состояния 1 в состояние 2, в котором давление газа равно 2p0, а его объём равен 2V0 (рис. 2). Количество вещества газа при этом не меняется. Постройте график зависимости объёма газа от его температуры при переходе из состояния 1 в состояние 2. Ответ поясните, указав, какие явления и закономерности Вы использовали для объяснения.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Пока поршень опирается на выступы, он остаётся неподвижным, поэтому объём газа постоянен: V=V0. При постоянном объёме для идеального газа выполняется закон Шарля pT=const.
p0T0=2p0T∗
В момент начала движения поршня давление достигает значения 2p0. Отсюда температура перехода равна
T∗=2T0
После отрыва от выступов поршень движется медленно. Давление газа остаётся постоянным: оно уравновешивает атмосферное давление и вес поршня. Поэтому выполняется закон Гей-Люссака VT=const.
V02T0=2V0T2
Температура конечного состояния равна
T2=4T0
На графике V(T) первый участок — вертикальный отрезок от точки (T0,V0) до точки (2T0,V0). Второй участок — прямая, проходящая через точки (2T0,V0) и (4T0,2V0).
p0T0=2p0T∗
В момент начала движения поршня давление достигает значения 2p0. Отсюда температура перехода равна
T∗=2T0
После отрыва от выступов поршень движется медленно. Давление газа остаётся постоянным: оно уравновешивает атмосферное давление и вес поршня. Поэтому выполняется закон Гей-Люссака VT=const.
V02T0=2V0T2
Температура конечного состояния равна
T2=4T0
На графике V(T) первый участок — вертикальный отрезок от точки (T0,V0) до точки (2T0,V0). Второй участок — прямая, проходящая через точки (2T0,V0) и (4T0,2V0).
Пример ответа
График состоит из вертикального отрезка V=V0 при T0≤ T≤ 2T0 и прямого наклонного отрезка при 2T0≤ T≤ 4T0, соединяющего точки (2T0,V0) и (4T0,2V0).
Источник: Открытый банк ФИПИ FBCEF2
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.