Два теплоизолированных сосуда соединены трубкой с краном

Инструкция по выполнению работы

Задания С1–С6 представляют собой задачи, полное решение которых необходимо записать в бланке ответов № 2. Рекомендуется провести предварительное решение на черновике. При оформлении решения в бланке ответов № 2 запишите сначала номер задания (С1 и т.д.), а затем решение соответствующей задачи.

Полное правильное решение каждой из задач С2–С6 должно включать законы и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также математические преобразования, расчеты с численным ответом и, при необходимости, рисунок, поясняющий решение.
Решив задачу, Вы сможете свериться с образцом, кликнув надпись (Решение) в конце условия задачи.
Желаем успеха!

Здесь приведены справочные данные, которые могут понадобиться вам при выполнении работы.

При ознакомлении с Демонстрационным вариантом следует иметь в виду, что задания, включённые в демонстрационный вариант, не отражают всех вопросов содержания, которые будут проверяться с помощью вариантов КИМ. Полный перечень вопросов, которые могут контролироваться на едином государственном экзамене, приведен в кодификаторе, помещённом на сайтах www.ege.edu.ru и www.fipi.ru.

С1. Два одинаковых лазера освещают узкими пучками красного света два тела, имевших в начальный момент одинаковые температуры. Первое тело
красного цвета, а второе зелёного. Опираясь на законы квантовой и
молекулярной физики, объясните, температура какого из тел будет больше
через некоторый промежуток времени. (Решение)

С2. Пушка, закреплённая на высоте 5 м, стреляет снарядами в горизонтальном
направлении. Вследствие отдачи её ствол, имеющий массу 1000 кг, сжимает
на 1 м пружину жёсткостью 6·103 Н/м, производящую перезарядку пушки. При этом только η = 1/6 часть всей энергии отдачи идёт на сжатие пружины.
Какова масса снаряда, если дальность его полёта равна 600 м? (Решение)

С3. Два одинаковых теплоизолированных сосуда соединены короткой трубкой с
краном. Объём каждого сосуда V = 1 м3. В первом сосуде находится ν1 = 1 моль гелия при температуре T1 = 400 К; во втором – ν2= 3 моль аргона
при температуре T2 = 300 К. Кран открывают. Определите давление р
в сосуде после установления равновесного состояния. (Решение)

С4. Шарик массой m =10 г с положительным зарядом q = 2 мКл подвешен на
нити в горизонтальном электрическом поле. Шарик сначала удерживают
в нижнем положении, а затем отпускают. Найдите величину напряжённости
электрического поля, если в тот момент, когда при движении шарика нить
составляет с вертикалью угол α = 45°, натяжение нити T =100 мН. (Решение)

С5. Проводник длиной l =10 см и массой m = 60 г
равномерно скользит вниз (без трения и потери
контакта) по двум вертикальным шинам в
однородном магнитном поле. Внизу шины замкнуты
резистором сопротивлением R = 0,01 Ом.
Параллельно резистору подключён конденсатор
ёмкостью C = 40 мкФ (см. рисунок). Определите индукцию магнитного
поля В, если заряд конденсатора q = 3 мкКл. Сопротивлением проводника
пренебречь. (Решение)

С6. Частота световой волны, соответствующая красной границе фотоэффекта для
калия, ν1 = 4·1015
Гц. Этой волной облучают фотокатод, изготовленный из
некоторого (другого) металла. При этом оказалось, что максимальная
кинетическая энергия выбитых электронов равна работе выхода из этого
металла. Определите частоту ν2, соответствующую красной границе
фотоэффекта для этого металла. (Решение)

Источник

Задача С14. Два теплоизолированных сосуда соединены узкой трубкой с закрытым краном, объемом которой можно пренебречь. В первом сосуде содержится молей идеального газа со средней квадратичной скоростью молекул , а во втором содержится молекул этого газа со средней квадратичной скоростью молекул . Все молекулы одинаковы. Какова будет их средняя квадратичная скорость молекул и, если кран открыть?

Обозначим

общую кинетическую энергию всех молекул в первом сосуде, когда кран был закрыт, — общую кинетическую энергию всех молекул во втором сосуде, Е — общую кинетическую энергию всех молекул после того, как открыли кран, — число молекул в первом сосуде, — массу каждой молекулы, — число молекул во втором сосуде.

Решение:

Нам сказано, что сосуды теплоизолированы. Для чего это сказано? Наверно, чтобы дать понять, что суммарная энергия всех молекул в них после того, как открыли кран, никуда не денется, т.е. останется равной сумме энергий молекул в каждом сосуде, хотя энергия отдельных молекул станет иной. Речь идет, конечно, об их кинетических энергиях, ведь потенциальной энергии у молекул идеального газа нет, они не взаимодействуют на расстоянии. Тогда по закону сохранения энергии

Энергию всех молекул в первом сосуде можно представить как произведение числа молекул N, в этом сосуде и кинетической энергии каждой молекулы, движущейся со скоростью

, которая равна , а энергия всех молекул в этом сосуде

Аналогично кинетическая энергия всех

молекул в другом сосуде (когда он еще был закрыт) равна

а кинетическая энергия всех молекул в обоих сосудах, которая останется неизменной, когда кран откроют, равна

Подставим правые части этих равенств в первое уравнение. Так мы соединим искомую скорость v с известными скоростями

или после сокращений

Отсюда

Но мы не знаем числа молекул

в обоих сосудах. Зато знаем число молей в каждом из них. А поскольку мы все формулы выучили назубок (а как иначе? — иначе о высоком балле на ЕГЭ можно и не мечтать), то сразу сообразим применить здесь формулу, которая позволит связать неизвестное число молекул с известным нам числом молей:

Подставим правые части этих формул в предыдущее равенство:

Нам осталось сократить число Авогадро, и задача будет решена:

Ответ:

Эта задача взята со страницы подробного решения задач по физике, там расположена теория и подробное решения задач по всем темам физики:

Задачи по физике с решением

Возможно вам будут полезны эти задачи:

Задача С12. В идеальном газе происходит процесс, изображенный на рис. 171. Какое количество теплоты подведено к газу в этом процессе, начиная от состояния 1 и кончая состоянием 4?

Задача С13. Идеальный одноатомный газ данной массы сначала изобарно переводят из состояния 1 в состояние 2, а затем его снова адиабатно переводят из состояния 1 в состояние 3 (рис. 172). Конечный объем газа в обоих процессах . Отношение количества теплоты, полученного газом в изобарном процессе, к модулю изменения внутренней энергии при адиабатном процессе равно 4. Во сколько раз работа при изобарном процессе больше работы при адиабатном процессе?

Задача C15. В горизонтально расположенном цилиндрическом сосуде находится идеальный газ массой , закрытый поршнем массой . Вследствие изобарного расширения газа при его нагревании поршень приобретает скорость V, двигаясь из состояния покоя. Внутренняя энергия газа U прямо пропорциональна его абсолютной температуре, где k — коэффициент пропорциональности. Молярная масса газа М. Какое количество теплоты Q передано газу при этом? Теплоемкостями сосуда и поршня пренебречь.

Задача C16. В цилиндрическом сосуде под поршнем находится 2 л водяного пара при 100 °C и давлении Па. Поршень опускают, и объем пара изобарно уменьшается вдвое. Какое количество теплоты отдает этот пар, если при этом его температура не изменяется? Удельная теплота парообразования Дж/ кг, молярная масса водяного пара 0,018 кг/моль.

Источник