Задания первой части ЕГЭ по физике (молекулярная физика и термодинамика)

Воскресенье, Июль 17, 2016

Продолжаем разбирать задания из первой части ЕГЭ по физике, посвящённые теме «Молекулярная физика и термодинамика». Как обычно все решения снабжены подробными комментариями от репетитора по физике. Также присутствует видеоразбор всех предложенных заданий. В конце статьи можно найти ссылки на разборы других заданий из ЕГЭ по физике.

8. В некотором сосуде находится азот и кислород. Термодинамическое равновесие этих газов наступит только в том случае, когда у этих газов станут одинаковыми:

1) температуры

2) парциальные давления

3) концентрации частиц

4) плотности


Под термодинамическим равновесием понимается состояние системы, при котором её макроскопические параметры не изменяются с течением времени. Такое состояние будет достигнуто, когда температуры азота и кислорода в сосуде выровняются. Все остальные параметры будут зависеть от массы каждого из газов и в общем случае не будут одинаковы, даже при наступлении термодинамического равновесия. Правильный ответ: 1.

9. 1 моль идеального газа переходит из одного состояния в другое. На каком из рисунков изображён график изобарного охлаждения газа?

Графики газовых процессов из задания первой части ЕГЭ по физике

При изобарном процессе объём V и температура T идеального газа связаны соотношением:

    \[ \frac{V}{T} = const\Rightarrow V = const\cdot T. \]

Итак, зависимость V от T должна быть прямо пропорциональной, при этом, если температура уменьшается, то и объём должен уменьшаться. Подходит график 4.

10. Какую работу за цикл совершит тепловой двигатель, получивший от нагревателя количество теплоты 800 кДж, если его КПД 30%?

КПД теплового двигателя определяется по формуле:

    \[ \eta = \frac{A}{Q_1}\Rightarrow A = \eta\cdot Q_1. \]

Здесь A — совершенная за цикл работа, Q1 — количество теплоты, полученное рабочим телом за цикл от нагревателя. Расчёты дают следующий результат: A = 0,3\cdot 800 = 240 кДж.

11. При исследовании изопроцессов использовался закрытый сосуд переменного объёма, заполненный воздухом и соединённый с манометром. Объём сосуда медленно увеличивают, сохраняя давление воздуха в нём постоянным. Как изменяются при этом температура воздуха в сосуде и его плотность? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Температура воздуха в сосуде Плотность воздуха в сосуде
место для заполнения место для заполнения

Процесс изобарный. При изобарном процессе объём V и температура T идеального газа связаны соотношением:

    \[ \frac{V}{T} = const\Rightarrow V = const\cdot T. \]

Итак, зависимость V от T прямо пропорциональная, то есть при увеличении объёма, увеличивается и температура.

Плотность вещества связана с массой m и объёмом V соотношением:

    \[ \rho = \frac{m}{V}. \]

Итак, при постоянной массе m зависимость ρ от V обратно пропорциональная, то есть, если объём увеличивается, то плотность уменьшается.

Правильный ответ: 12.

График циклического газового процесса из задания первой части ЕГЭ по физике12. На рисунке изображена диаграмма четырёх последовательных изменений состояния 2 моль идеального газа. В каком процессе работа газа имеет положительное значение и минимальна по величине, а в каком работа внешних сил положительна и минимальна по величине? Установите соответствие между этими процессами и номерами процессов на диаграмме.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ПРОЦЕСС НОМЕР ПРОЦЕССА
А) работа внешних сил положительная и минимальна
Б) работа газа положительна и минимальна
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
A Б
место для заполнения место для заполнения

Работа газа численно равна площади под графиком газового процесса в координатах (p;V). По знаку она положительна в процессе, происходящем с увеличением объёма, и отрицательна в обратном случае. Работа внешних сил, в свою очередь, равна по модулю и противоположна по знаку работе газа в этом же процессе.

То есть работа газа положительна в процессах 1 и 2. При этом в процессе 2 она меньше, чем в процесс 1, так как площадь желтой трапеции на рисунке меньше площади коричневой трапеции:

График циклического газового процесса из задания части 1 ЕГЭ по физике с цветными выделениями

Напротив, работа газа отрицательная в процессах 3 и 4, а значит в этих процессах работа внешних сил положительна. При этом в процессе 4 она меньше, чем в процессе 3, поскольку площадь синей трапеции на рисунке меньше площади красной трапеции:

График замкнутого газового процесса из задания ЕГЭ по физике (часть 1)

Итак, правильный ответ: 42.

Это было последнее задание по теме «Молекулярная физика и термодинамика» из первой части ЕГЭ по физике. Разбор заданий по механике ищите по ссылке.

Материал подготовлен репетитором по физике, Сергеем Валерьевичем

Комментарии

  1. Ирина:

    Хорошо подобраны задания, не однообразные и хочется отметить великолепное объяснение. Спасибо.

    1. Сергей:

      Спасибо! Рад, что статья оказалась для Вас полезной.

  2. Татьяна:

    Очень интересные задания!!
    Спасибо Вам,Сергей!Объяснения доступны-это большой плюс !

Добавить комментарий