Давление разреженного газа в сосуде увеличилось

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.

Кинетическая энергия теплового движения молекул газа определяется формулой: 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

 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: 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)

 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: 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 Е2/Е1, сократив на 3, на 2 и на k: . Получим: Поскольку по условию Е1=4Е2, то    . Ответ: 225

Второй вариант задание (Демидова, №22)

 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)

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 , где р1 и Т1 соответствуют состоянию 1, р2 и Т2 – состоянию 2. Отсюда:. Температуре t1=627°С соответствует Т1=627+273=900 К. Из графика видно, что р1=104 Па, р2=3·104 Па. Получаем: Ответ: 300

Даниил Романович | ???? Скачать PDF |