Задание №10 ЕГЭ по физике


Тепловое равновесие


Задание №10 Единого Государственного Экзамена по физике посвящено тепловому равновесию. Мы приводим краткую теорию ниже, а потом разбираем несколько вариантов!


Теория к заданию №10 ЕГЭ по физике


Удельная теплота плавления обозначается греческой буквой λ (лямбда). Количество теплоты Q, которое необходимо для того, чтобы расплавить кристаллическое тела массой m, вычисляется по формуле:

Q = λm

В процессе кристаллизации вещество теряет энергию, выделяя (отдавая) столько же теплоты, сколько ее поглощается при плавлении. Потому при расчете количества теплоты, затрачиваемого на кристаллизацию вещества, пользуются той же формулой, но со знаком «–»:

Q = –λm

Тепловая мощность равна количеству теплоты, затраченной на нагревание в единицу времени.

N=Q/t

Уравнение Менделеева – Клапейрона имеет вид:

pV = νRT

Количество теплоты Q, которое нужно для того, чтобы изменить температуру тела на ΔТ (или ∆t) градусов, определяется по формуле

Q = cmΔT

где c – удельная теплоемкость, m – масса физ.тела. ∆T=∆t, поскольку 1К=10С.


Разбор типовых заданий №10 ЕГЭ по физике


Демонстрационный вариант 2018

Для плавления льда при температуре его плавления требуется количество теплоты, равное 3 кДж. Этот кусок льда внесли в тёплое помещение. Зависимость температуры льда от времени представлена на рисунке. Определите среднюю тепловую мощность, подводимую к куску льда в процессе плавления.

Задание 10 ЕГЭ по физике

Алгоритм решения:
  1. Рассматриваем график изменения состояния льда. Анализируем условие. Определяем кол-во теплоты, передаваемое от горелки.
  2. Определяем мощность горелки.
  3. Записываем ответ.
Решение:

1. Рассматриваем график, заданный в условии задания. Сначала на протяжении 5 мин лёд нагревался до температуры плавления. Затем температура не меняется. Это означает, что лед нагрелся до температуры плавления и десять минут таял. С 15-й по 25-ую минуту нагревается вода, получившаяся после таяния льда. Горелка все 25 минут работала равномерно, подавая тепло ко льду. Потому чтобы определить Q, переданное льду, достаточно знать его значение на одном из  временных промежутков. В условии известно, что на таяние льда затрачено 3 кДж теплоты, в течение 10 мин.

2.Теплота, которая передавалась льду в ед.времени, равна 3:10=0,3 кДж в 1 мин. Это и есть тепловая мощность. Переведем ее в СИ: 0,3 кДж=300 Дж; 1 мин=60 с. Отсюда получаем: 300 Дж/1 мин = 300/60 = 5 (Вт).

Ответ: 5


Первый вариант задания (Демидова, № 1)

В закрытом сосуде при температуре 373 К под поршнем находится водяной пар под давлением 30 кПа. Каким станет давление пара, если, сохраняя его температуру неизменной, объём пара уменьшить в 3 раза?

 Алгоритм решения:
  1. Записываем уравнение состояния газа (Менделеева – Клапейрона), выражаем из него давление.
  2. Сравниваем величины давления.
  3. Вычисляем давление после изменения объема.
  4. Записываем ответ.
Решение:

1. Записываем уравнение Менделеева-Клапейрона: pV = νRT.

Отсюда получаем давление:

http://self-edu.ru/htm/2018/ege2018_phis_30/files/1_10.files/image002.gif

Температура пара неизменна, а объем уменьшился в 3 раза. тогда давление стало равно

http://self-edu.ru/htm/2018/ege2018_phis_30/files/1_10.files/image003.gif

3. Следовательно давление возросло в три раза и стало равно: р2=3∙30 = 90 кПа.

Ответ: 90


Второй вариант задания (Демидова, № 11)

Определите, каково должно быть примерное отношение масс http://self-edu.ru/htm/ege2017_phis_30/files/11_10.files/image001.gif  железного и алюминиевого тел, чтобы при получении одного и того же количества теплоты они нагрелись на одно и то же число градусов. Ответ округлите до целых.

Алгоритм решения:
  1. Записываем формулу для определения количества теплоты железа.
  2. Записываем формулу для определения количества теплоты алюминия.
  3. Приравниваем значения теплоты, выражаем оттуда отношение масс тел.
  4. Записываем ответ.
Решение:

1. Q, необходимое для изменения температуры железного тела на ΔТ градусов, определяют по формуле:

http://self-edu.ru/htm/ege2017_phis_30/files/11_10.files/image003.gif . Здесь с= 460 Дж/(кг∙К) – теплоемкость железа.

2. Q, для алюминиевого тела:

http://self-edu.ru/htm/ege2017_phis_30/files/11_10.files/image005.gif .

Здесь сАl =900 Дж/(кг∙К) – теплоемкость алюминия.

Поскольку по условию QFe= QAl , имеем:

http://self-edu.ru/htm/ege2017_phis_30/files/11_10.files/image008.gif .

Из полученного равенства получаем:

http://self-edu.ru/htm/ege2017_phis_30/files/11_10.files/image009.gif

Ответ: 2


Третий вариант задания (Демидова, № 20)

Какое количество теплоты выделится при кристаллизации 120 г свинца, взятого при температуре плавления?

Алгоритм решения:
  1. Записываем формулу определения количества теплоты, отдаваемого телом при кристаллизации.
  2. Подставляем данные в задаче числовые значения величин, вычисляем искомую величину.
  3. Записываем ответ.
Решение:

1. В процессе кристаллизации вещества происходит выделение количества теплоты Q = λm, которое требуется для плавления.

2. Масса свинцового тела равна m = 120 г =12·10-2 кг, а удельная теплота плавления равна λ= 2,5∙104Дж/кг. Подставим эти значения в формулу:

Q =2,5∙104∙12∙10-2=3000 Дж.

Ответ: 3000

image_pdfСкачать PDFimage_printРаспечатать

Даниил Романович

Автор статей и модератор разделов сайта.