Часть 2
1. Идеальный одноатомный газ переходит из состояния 1 в состояние 2 (см. диаграмму).
Масса газа не меняется. Как меняются в ходе указанного на диаграмме процесса давление газа, его объем и внутренняя энергия?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается;
2) уменьшается;
3) не меняется.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Давление |
Объем |
Внутренняя энергия |
|
|
|
Задание 12 № 2709
Решение.
Из
диаграммы видно, что при переходе
из состояния 1 в состояние
2 давление газа уменьшается.
При этом процесс идет так, что
.
Для идеального газа это
означает, согласно закону
Шарля, что процесс изохорический.
Таким образом, объем не меняется.
При неизменной массе внутренняя
энергия одноатомного
идеального газа зависит
только от температуры:
.
При понижении температуры
внутренняя энергия уменьшается.
Ответ: 232
2709
232
2. Идеальный одноатомный газ переходит из состояния 1 в состояние 2 (см. диаграмму).
Масса газа не меняется. Как меняются в ходе указанного на диаграмме процесса давление газа, его объем и внутренняя энергия?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается;
2) уменьшается;
3) не меняется.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Давление |
Объем |
Внутренняя энергия |
|
|
|
Задание 12 № 2710
Решение.
Из
диаграммы видно, что при переходе
из состояния 1 в состояние
2
.
Для идеального газа это
означает, согласно закону
Гей-Люссака, что процесс
изобарический. Таким образом,
давление газа не меняется.
Объем в ходе этого процесса
увеличивается. При
неизменной массе внутренняя
энергия одноатомного
идеального газа зависит
только от температуры:
.
При повышении температуры
внутренняя энергия
увеличивается.
Ответ: 311
2710
311
3. Установите соответствие между физическими процессами в идеальном газе неизменной массы и формулами, которыми эти процессы можно описать (N —число частиц, р —давление, V —объем, Т —абсолютная температура). К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ПРОЦЕССЫ |
|
ФОРМУЛЫ |
А) Изобарный процесс при N = const Б) Изохорный процесс при N = const |
|
|
A |
Б |
|
|
Задание 12 № 3085
Решение.
В
изобарном процессе при
неизменном количестве
вещества
,
по закону Гей-Люссака,
(А —2).
В изохорном процессе при
неизменном количестве
вещества
,
по закону Шарля,
(Б —1).
Ответ: 21
3085
21
4. Установите соответствие между физическими процессами в идеальном газе неизменной массы и формулами, которыми эти процессы можно описать (N —число частиц, р —давление, V —объем, Т —абсолютная температура). К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ПРОЦЕССЫ |
|
ФОРМУЛЫ |
А) Изохорный процесс при N = const Б) Изотермический процесс при N = const |
|
; ; ; . |
A |
Б |
|
|
Задание 12 № 3088
Решение.
В
изохорном процессе при
неизменном количестве
вещества
по
закону Шарля,
(А —1).
В изотермическом процессе
при неизменном количестве
вещества по закону
Бойля-Мариотта,
(Б —3).
Ответ: 13
3088
13
5. Ученица проводила наблюдение процесса испарения жидкости. С этой целью она обернула шарик термометра кусочком ваты и с помощью пипетки накапала на вату воды. Как изменялись внутренняя энергия и температура воды на ватке в процессе испарения? Относительная влажность окружающего воздуха меньше 100%.
Для каждой величины определите соответствующий характер ее изменения:
1) не изменялась
2) увеличивалась
3) уменьшалась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Внутренняя энергия |
Температура |
|
|
Задание 12 № 3106
Решение.
Испарение жидкости, в отличие от кипения, происходит при любой температуре. Процесс испарения воды из ватки представляет собой вылет молекул воды с ее поверхности. При этом преимущественно вылетают самые быстрые молекулы, тем самым средняя кинетическая энергия движения молекул воды в ватке уменьшается, а значит, уменьшается и температура ватки с водой, что отображается на показаниях термометра. Конечно, присутствует и обратный процесс, молекулы жидкости конденсируют обратно из водяного пара, но при относительной влажности окружающего воздуха меньше 100 % процесс испарения преобладает. Внутренняя энергия также уменьшается, поскольку, во-первых, уменьшается температура, в во-вторых, уменьшается количество воды в ватке.
Ответ: 33
3106
33
6. Для
анализа изотермического,
изобарного и изохорного
процессов над фиксированным
количеством идеального
газа используют первое
начало термодинамики:
.
Передаваемое количество
теплоты при:
ИЗОПРОЦЕСС |
|
ФИЗИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ |
А) Изотермическом процессе Б) Изобарном процессе В) Изохорном процессе |
|
1) Идет на увеличение его внутренней энергии 2) Полностью превращается в работу 3) Идет на увеличение его внутренней энергии и на работу |
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
A |
Б |
В |
|
|
|
Задание 12 № 3517
Решение.
Вспомним все, что может потребоваться при решении данной задачи.
Для
идеального газа внутренняя
энергия зависит только от
температуры:
,
следовательно, изменить
внутреннюю энергию идеального
газа можно, только нагрев или
охладив его. Работа газа всегда
связана с изменением
его объема, если газ расширяется,
он совершает положительную
работу, если сжимается,
то отрицательную. Наконец,
идеальный газ подчиняется
уравнению состояния
Клапейрона-Менделеева:
.
При изотермическом процессе, температура остается неизменной, поэтому внутренняя энергия идеального газа не изменяется, а значит, согласно первому началу термодинамики, все переданное тепло полностью превращается в работу (А — 2). При изобарном, процессе, то есть при постоянном давлении, согласно уравнению Клапейрона-Менделеева, меняется как температура, так и объем газа, а значит в правой части первого начала термодинамики отличны от нуля оба слагаемых: тепло идет и на увеличение внутренней энергии газа, и на работу (Б — 3). Наконец, при изохорном процессе, объем газа фиксирована. Следовательно, все тепло идет на изменение внутренней энергии (В — 1).
Ответ: 231
3517
231
7. В калориметр с водой, имеющей температуру 20 ºC, кладут металлический брусок, имеющий температуру 40 ºC. Через некоторое время в калориметре устанавливается тепловое равновесие. Как в результате изменятся следующие физические величины: внутренняя энергия бруска, внутренняя энергия воды, суммарная внутренняя энергия системы?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится;
2) уменьшится;
3) не изменится.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Внутренняя энергия бруска |
Внутренняя энергия воды |
Суммарная внутренняя энергия системы |
|
|
|
Задание 12 № 3725
Решение.
При установлении теплового равновесия температуры всех тел сравниваются. Следовательно, вода в калориметре нагревается, а брусок остывает. Чем горячее тело, тем больше его внутренняя энергия. Таким образом, внутренняя энергия бруска уменьшается, а внутренняя энергия воды увеличивается.
Поскольку калориметр изолирует систему, тепло из вне в нее не поступает, кроме того, никто не совершает работы над ней, а значит, согласно первому началу термодинамики, суммарная внутренняя энергия системы остается неизменной.
Ответ: 213
3725
213
Источник: Яндекс: Тренировочная работа ЕГЭ по физике. Вариант 1.
8. В вертикальном цилиндрическом сосуде под подвижным поршнем массой М, способным скользить без трения вдоль стенок сосуда, находится идеальный газ. Газу сообщают некоторое количество теплоты. Как в этом процессе изменяются следующие физические величины: внутренняя энергия газа, средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул газа, концентрация молекул?
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ |
|
ИХ ИЗМЕНЕНИЕ |
A) Внутренняя энергия газа Б) Средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул газа B) Концентрация молекул |
|
1) Увеличивается 2) Уменьшается 3) Не изменяется |
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
A |
Б |
В |
|
|
|
Задание 12 № 4103
Решение.
Поршень
оказывает на газ постоянное
давление величиной
,
где
—
площадь поршня. Поэтому все
изменения происходящие
с газом, протекают изобарически.
Согласно первому началу
термодинамики, переданное
газу тепло идет на совершение
работы против внешних сил и
на изменение внутренней
энергии:
.
Работа газа при изобарном
процессе пропорциональна
изменению объема (
).
Внутренняя энергия идеального
газа зависит только температуры
(
),
а температура может
изменяться только
пропорционально объему,
так как давление фиксировано.
Отсюда заключаем, что
после передачи газу тепла он
нагреется (его внутренняя
энергия увеличится (А —
1)) и расширится (он совершит
положительную работы).
В результате расширения,
концентрация молекул,
естественно, уменьшится (В —
2). Средняя кинетическая
энергия хаотического
движения молекул газа
пропорциональна его
температуре (
),
следовательно, эта величина
в результате данного
процесса увеличивается
(Б — 1).
Правильный ответ: 112
Ответ: 112
4103
112
Источник: МИОО: Диагностичская работа по физике 17.12.2012 вариант 1.
9. Один моль одноатомного идеального газа совершает циклический процесс, изображённый на рисунке 1. Как изменятся следующие физические величины, если заменить исходный циклический процесс на процесс, изображённый на рисунке 2: количество теплоты, полученное газом от нагревателя; работа газа за один цикл; КПД цикла?
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ |
|
ИХ ИЗМЕНЕНИЕ |
A) Количество теплоты, полученное газом от нагревателя Б) Работа газа за один цикл B) КПД цикла |
|
1) Увеличится 2) Уменьшится 3) Не изменится |
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
A |
Б |
В |
|
|
|
Задание 12 № 4435
Решение.
Работе
газа за один цикл на диаграмме
соответствует
площадь цикла. Как легко видеть,
оба цикла имеют одинаковую
площадь, а значит, работа не
изменяется (Б − 3). Согласно
первому началу термодинамики,
переданное газу тепло идет на
изменение его внутренней
энергии и на работу против
внешних сил:
.
Тепло передается газу на
левых и верхних участках циклов,
на правых и нижних участках
цикла тепло от газа отнимается.
Для первого цикла, переданное
газу тепло равно
.
Для второго цикла данная величина равна
Таким образом, передаваемое газу тепло увеличивается (А − 1).
Наконец,
КПД цикла можно найти по формуле:
.
Поскольку работа за цикл не
изменяется, а затрачиваемое
количество теплоты
увеличивается, заключаем,
что КПД уменьшается (В − 2).
Правильный ответ: 132
Ответ: 132
4435
132
Источник: МИОО: Тренировочная работа по физике 30.04.2013 вариант ФИ1601.
10. Один моль одноатомного идеального газа совершает циклический процесс, изображённый на рисунке 1. Как изменятся следующие физические величины, если заменить исходный циклический процесс на процесс, изображённый на рисунке 2: количество теплоты, полученное газом от нагревателя; работа газа за один цикл; КПД цикла?
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ |
|
ИХ ИЗМЕНЕНИЕ |
A) Количество теплоты, полученное газом от нагревателя Б) Работа газа за один цикл B) КПД цикла |
|
1) Увеличится 2) Уменьшится 3) Не изменится |
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
A |
Б |
В |
|
|
|
Задание 12 № 4470
Решение.
Работе газа за один цикл на диаграмме соответствует площадь цикла. Как легко видеть, оба цикла имеют одинаковую площадь, а значит, работа не изменяется (Б — 3). Согласно первому началу термодинамики, переданное газу тепло идет на изменение его внутренней энергии и на работу против внешних сил: . Тепло передается газу на левых и верхних участках циклов. Для первого цикла, переданное газу тепло равно
.
Для второго цикла данная величина равна
.
Таким образом, передаваемое газу тепло уменьшается (А — 2).
Наконец,
КПД цикла можно найти по формуле:
Поскольку
работа за цикл не изменяется,
а затрачиваемое количество
теплоты уменьшается,
заключаем, что КПД увеличивается
(В — 1).
Правильный ответ: 231
Ответ: 231
4470
231
Источник: МИОО: Тренировочная работа по физике 30.04.2013 вариант ФИ1602.
11.
На
рисунке показан график
изменения температуры
T
вещества при постоянном
давлении по мере выделения
им количества теплоты Q.
В начальный момент времени
вещество находилось в
газообразном состоянии.
Какие участки графика
соответствуют кристаллизации
вещества и остыванию
жидкости? Установите
соответствие между тепловыми
процессами и участками
графика.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ПРОЦЕССЫ |
|
УЧАСТКИ ГРАФИКА |
А) Кристаллизация вещества Б) Остывание жидкости |
|
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 |
A |
Б |
|
|
Задание 12 № 4926
Решение.
Опыт показывает, что процесс конденсации и кристаллизации происходит при постоянных температурах, а значит, участки 1 и 3 графика соответствуют превращению пара в жидкость и жидкости в твердое тело, следовательно (А — 3). Остыванию жидкости отвечает участок графика под номером 2 (Б — 2).
Правильный ответ: 32
Ответ: 32
4926
32
Источник: ЕГЭ по физике 06.06.2013. Основная волна. Сибирь. Вариант 6.
12.
На
рисунке показан процесс
изменения состояния
одного моля одноатомного
идеального газа (U
— внутренняя энергия газа; V
— занимаемый им объём). Как
изменяются в ходе этого
процесса давление, абсолютная
температура и теплоёмкость
газа?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
