👀 2.7k |

Задание №8 ЕГЭ по физике


Тепловое равновесие. Уравнение состояния.


В задании №8 ЕГЭ по физике необходимо решить задачу по теме тепловое равновесие. Кроме этого могут встретиться задания на уравнение состояния идеального газа. Ниже мы приведем краткую теорию, необходимую для решения данных заданий.


Теория к заданию №8 ЕГЭ по физике


Тепловое движение

Формула для средней энергии движения молекул идеального газа справедлива и для реального, который приближен максимально к идеальному: он одноатомный и сильно разреженный. В таком газе молекула может преодолеть расстояние между стенками внутри сосуда, не соударяясь с иными молекулами.

1.jpg

Кинетическая энергия теплового движения молекул газа определяется формулой:

http://self-edu.ru/htm/2018/ege2018_phis_30/files/1_8.files/image001.gif
где k – постоянная Больцмана, Т — абсолютная температура (т.е. температура в кельвинах)

Уравнение Менделеева-Клапейрона имеет вид: pV=vRT.

Здесь : p – давление газа,V- его объем. v – скорость его молекул, R – универсальная газовая постоянная, T- температура газа.

Закон Шарля (изохорный процесс)

Изохорным процессом называют изменение состояния газа (динамика его давления и температуры), при постоянном объеме.

З-н Шарля.Для неизменной массы газа при постоянном объеме отношение давления газа к его температуре есть величина постоянная: P/T=const.

Для двух разных состояний одного и того же газа при постоянном объеме этот закон запишется так: P1 /T1= P2 /T2

Этот закон также можно получить из уравнения Менделеева – Клапейрона: : P/T=vR/V


Разбор задания №8 ЕГЭ по физике


Демонстрационный вариант 2018

При увеличении абсолютной температуры средняя кинетическая энергия хаотического теплового движения молекул разреженного одноатомного газа увеличилась в 2 раза. Начальная температура газа 250 К. Какова конечная температура газа?

 Алгоритм решения:
  1. Записываем формулу, связывающую энергию движения молекул газа с температурой.
  2. Рассматриваем характер зависимости тепловой энергии от температуры, и как изменения температуры при изменении энергии. Вычисляем искомую температуру.
  3. Записываем ответ.
Решение:

1. Формула для расчета кинетической энергии теплового движения:

http://www.pomogala.ru/pomogala_fizika/ege_2018/img_8.2.jpg

Отсюда выражаем температуру Т от энергии: T=2E/(3k)

2. По условию энергия Е возросла в два раза. Поскольку в формуле постоянная Больцмана есть величина постоянная, то температура прямо пропорциональна энергии. Значит, Т возрастет во столько же раз, во сколько увеличится энергия, т.е. в 2 раза.

Таким образом, Т = 250 х 2 = 500 К.

Ответ: 500


Первый вариант задания (Демидова, №1)

Средняя кинетическая энергия хаотического теплового движения молекул гелия уменьшилась в 4 раза. Определите конечную температуру газа, если его начальная температура равна 900 К.

 Алгоритм решения:
  1. Выписываем формулу, которая связывает кинетическую энергию с температурой.
  2. Рассматриваем характер зависимости тепловой энергии от температуры и как изменится температура при изменении энергии.
  3. Записываем ответ.
Решение:

Кинетическая энергия молекул газа определяется формулой:
http://self-edu.ru/htm/2018/ege2018_phis_30/files/1_8.files/image001.gif
Пусть начальная энергия молекул газа была Е1,а конечная Е2. Начальную температуру этого газа обозначим Т1, а конечную Т2. Используя формулу для кинетической энергии, запишем отношение Е21, сократив на 3, на 2 и на k: .

Получим:

Поскольку по условию Е1=4Е2, то    .

Ответ: 225


Второй вариант задание (Демидова, №22)

Объём 1 моль водорода в сосуде при температуре Т и давлении р равен V1. Объём 2 моль водорода при том же давлении и температуре 3T равен V2. Чему равно отношение V2/V1. (Водород считать идеальным газом.)

 Алгоритм решения:
  1. Анализируем условие задачи и определяем какой закон необходимо использовать в данном случае.
  2. Записываем уравнение Менделеева-Клапейрона.
  3. Находим отношение объемов.
  4. Записываем ответ.
Решение:

1.Уравнение Менделеева-Клапейрона для 1-го объема: pV1=v1 RT1, для второго : pV2=v2 RT2,

Где ν1 =1, υ2 =2 – объем газа в сосуде для 1-го и 2-го случаев соответственно. По условию Т2=3Т1.

2. Отношение объемов равно:

Ответ: 6


Третий вариант задания (Демидова, №28)

На рисунке изображено изменение состояния постоянной массы разреженного аргона. Температура газа в состоянии 2 равна 627 °С. Какая температура соответствует состоянию 1?

http://self-edu.ru/htm/ege2017_phis_30/files/28_8.files/image001.jpg

Алгоритм решения:
  1. Анализируем процесс, изображенный на графике. Выражаем из него искомую величину.
  2. Переводим температуру из градусов Цельсия в градусы Кельвина, определяем значения величин, необходимых для расчета. Вычисляем искомую величину.
  3. Записываем ответ.
Решение:

Изображенный на графике процесс, происходит при V= const. Следовательно, имеет место изохорный процесс и выполняется закон Шарля http://self-edu.ru/htm/ege2017_phis_30/files/28_8.files/image002.gif, где р1 и Т1 соответствуют состоянию 1, р2 и Т2 – состоянию 2. Отсюда:http://self-edu.ru/htm/ege2017_phis_30/files/28_8.files/image003.gif.

Температуре t1=627°С соответствует Т1=627+273=900 К. Из графика видно, что р1=104 Па, р2=3·104 Па.

Получаем:

Ответ: 300

✍️ Автор: Даниил Романович | 📄 Скачать PDF |Поставить огонёк:

Добавить комментарий



Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *