👀 3.6k |

Задание №11 ЕГЭ по физике


Молекулярно-кинетическая теория


Задание №11 ЕГЭ по физике продолжает тему термодинамики и молекулярно кинетической теории. Рассмотрим типовые варианты данных заданий и немного теории!


Теория к заданию №11 ЕГЭ по физике


На рисунках изображены графики зависимости V газа от значений температуры при разных процессах: Уравнение состояния газа через концентрацию молекул имеет вид: Зависимость давления от объема при разных процессах: Среднее значение квадратичной скорости молекул определяется формулой \Large \vec\upsilon =\sqrt{\frac{3kT}{m}}=\sqrt{\frac{3RT}{M}}

Разбор типовых вариантов заданий №11 ЕГЭ по физике


Демонстрационный вариант 2018

На рисунке показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом, в координатах р–Т, где р – давление газа, Т – абсолютная температура газа. Количество вещества газа постоянно.

3QHpl_duwd8.jpg

Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующих процессы на графике, и укажите их номера.

  1. Газ за цикл совершает положительную работу;
  2. В процессе АВ газ получает положительное количество теплоты;
  3. В процессе ВС внутренняя энергия газа уменьшается;
  4. В процессе CD над газом совершают работу внешние силы;
  5. В процессе DA газ изотермически расширяется.
 Алгоритм решения:
  1. Рассматриваем рисунок, данный в задании.
  2. Анализируем газовые процессы, и проверяем правильность первого утверждения.
  3. Проверяем, истинно ли второе утверждение.
  4. Анализируем третье утверждение
  5. Проверяем, верно ли четвертое утверждение.
  6. Проверяем, какой происходит процесс на промежутке DA.
  7. Записываем результат.
Решение:

1. На приведенном в задании рисунке изображен процесс циклического характера, причем на участках  цикла AB и CD объем не изменяется. Этот процесс изохорного типа.

На участках BC и DA отображен изотермический процесс. Причем, на первом из участков происходит (ВС), а на втором сжатие (DA). Расширяясь, газ выполняет положительную работу. При сжатии (отрицательную) работу выполняет поршень. И она отрицательная. В результате поршень возвращается в начальное положение. Это означает, что разница объёмов в конце цикла нулевая. Работа имеет большее значение на том промежутке, где температурный показатель выше. Это происходит при расширении, на участке ВС. Значит, тогда положительная работа больше по модулю, чем отрицательная. Следовательно, газ выполнил в результате положительную работу, и утверждение 1 верно.

2. На промежутке AB осуществляется изохорный процесс. Работа при таких процессах не выполняется. Температура на промежутке АВ и энергия внутреннего теплового движения возрастают. Поскольку повышается температурный показатель, растет внутреннее давление при неизменном объеме. Следовательно и значение внутренней энергии возрастает. Утверждение 2 является правильным.

3. На промежутке ВС отображен изотермический процесс, а следовательно, температура и энергия газа не меняются, потому как этот процесс является изотермическим. Следовательно, утверждение 3 неверно.

4. На промежутке СD газ не выполняет никакой работы, поскольку имеет место изохорный процесс . Утверждение 4 неверно.

5. На промежутке DA газ сжимают изотермическим способом, поскольку повышается показатель давление. Тогда утверждение 5 неверно.

Ответ: 12

Первый вариант задания (Демидова, № 2)

При переводе одноатомного идеального газа из состояния 1 в состояние 2 давление p пропорционально концентрации его молекул n (см. рисунок). Масса газа в процессе остаётся постоянной.

http://self-edu.ru/htm/2018/ege2018_phis_30/files/2_11.files/image001.jpg

Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующих процесс 1-2.

  1. Абсолютная температура газа остаётся неизменной.
  2. Происходит изотермическое сжатие газа.
  3. Среднеквадратическая скорость теплового движения молекул газа увеличивается.
  4. Плотность газа уменьшается.
  5. Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул газа уменьшается.
Алгоритм решения:
  1. Анализируем изображенный график.
  2. Выписываем формулу, позволяющую определить концентрацию молекул.
  3. Записываем уравнение газа через концентрацию.
  4. Анализируем процесс, происходящий в газе. Ищем ответ на вопрос 2.
  5. Определяем истинность утверждений 3 и 5.
  6. Устанавливаем, истинно ли 4 предложение.
  7. Записываем ответ.
Решение:

1. На графике изображена зависимость давления от показателя концентрации молекул.

2. Показатель концентрации определяется согласно равенству n=N/V. Здесь буквой N обозначено число молекул в объеме V. Тогда зависимость объема от концентрации выражена равенством: V=N/n. Если рассмотреть зависимость n от давления, то легко установить, прямая, которая содержит данный промежуток, проходит через точку (0;0). Следовательно, показатель n прямо пропорционален давлению. Примем коэффициент пропорциональности равным α,тогда n= αp. Отсюда получается V=N/(αp), и равенство Менделеева – Клапейрона примет вид

http://self-edu.ru/htm/2018/ege2018_phis_30/files/1_11.files/image006.gif ,

3. что означает: температура газа является величиной постоянной. Утверждение 1 верно.

4. Из п.2. следует, что на графике изображен изотермический процесс. Поскольку при этом происходит повышение давления, то, значит, имеет место уменьшение объема и, следовательно, сжатие газа. Утверждение 2 истинно.

5. Среднеквадратичная скорость . Поскольку масса газа не изменяется и имеет место изотермический процесс, то скорость тоже является величиной постоянной. Утверждение 3 неверно. Из того, что среднеквадратичная скорость неизменна следует и то, что кинетическая энергия молекул газа не меняется. Поэтому утверждение 5 также неверно.

6. Непосредственно из графика видно, что плотность данного газа n возрастает. Значит, утверждение 4 неверно.

Ответ: 1 2


Второй вариант задания (Демидова, № 7)

Идеальный газ перевели из состояния 1 в состояние 3 так, как показано на графике зависимости давления р газа от объёма V. Количество вещества газа при этом не менялось.

Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующие процессы на графике.

http://self-edu.ru/htm/2018/ege2018_phis_30/files/7_11.files/image001.jpg Абсолютная температура газа максимальна в состоянии 3.
  1. В процессе 1—2 абсолютная температура газа увеличилась в 2 раза.
  2. В процессе 2-3 абсолютная температура газа уменьшилась в 1,5 раза.
  3. Плотность газа минимальна в состоянии 1.
  4. В ходе процесса 1-2-3 среднеквадратичная скорость теплового движения молекул газа увеличилась в 3 раза.
Алгоритм решения:
  1. Рассматриваем типы процессов на графике.
  2. Записываем уравнение Менделеева – Клапейрона. Находим зависимость объема от показателя температуры участке 1-2, и зависимости показателя давления от уровня температуры участке 2-3. Делаем вывод относительно абсолютной температуры.
  3. Устанавливаем истинность утверждений 2 и 3.
  4. Определяем истинность утверждения 4.
  5. Выясняем, истинно ли утверждение 5.
  6. Записываем ответ.
Решение:

1.На промежутке от состояния 1 до состояния 2 давление постоянно. Следовательно, из уравнения состояния получаем, что V/T= const. Поскольку имеет место увеличение V, то, следовательно, и температура Т должна повышаться. На участке от состояния 2 к состоянию 3 постоянным является объем. Тогда имеем: p/Т= const. Тогда при увеличении давления температура тоже увеличится.

2. Т.к. на обоих участках (и 1-2, и 2-3) Т увеличивается, то достигнутое в точке 3 ее значение является максимальным. Вывод: утверждение 1 верно. 3. В п.1 доказано, что V/T= const. Отсюда следует, что увеличение объема в 2 раза (см.график), влечет за собой увеличение в 2 раза и Т. Утверждение 2 верно.

4. В п.1. доказано, что на участке 2-3 температура возрастала, так как, росло давление. Утверждение 3 неверно.

5. В момент 1 объем, который занимал газ, был наименьшим. Масса данного газа – величина постоянная (в условии указано, что кол-во вещества постоянно). Поскольку 𝜌=𝑚/𝑉, то при минимальном V в знаменателе и постоянном m, плотность оказывается наибольшей. Утверждение 4 неверно.

6. Среднеквадратичная скорость равна , т.е. пропорциональна кв.корню от температуры. Масса и число молекул постоянны для данного газа. На промежутке 1-2 уровень температуры возрос в вдвое, а на промежутке 2-3 – в полтора раза. Имеем: 2∙1,5 = 3. Тогда искомая скорость возросла в √3 раз. Утверждение 5 неверно.

Ответ: 12

Даниил Романович | 📄 Скачать PDF |

Добавить комментарий



Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *