Газ находится под поршнем в горизонтальном цилиндрическом сосуде
ЕГЭ по физике №30 с решением и ответами
№30 ЕГЭ по физике – примеры решения:
Задание № 1
В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ.
Первоначальное давление газа p1 = 4·105 Па.
Расстояние от дна сосуда до поршня равно L.
Площадь поперечного сечения поршня S = 25 см2.
В результате медленного нагревания газ получил количество теплоты Q = 1,65 кДж, а поршень сдвинулся на расстояние x = 10 см.
При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной Fтр = 3·103 Н.
Найдите L. Считать, что сосуд находится в вакууме.
Вариант решения :
№30 ЕГЭ по физике – примеры решения:
Задание № 2
Теплоизолированный цилиндр разделён подвижным теплопроводным поршнем на две части. В одной части цилиндра находится гелий, а в другой – аргон. В начальный момент температура гелия равна 300 К, а аргона – 900 К; объёмы, занимаемые газами, одинаковы, а поршень находится в равновесии. Поршень медленно перемещается без трения. Теплоёмкость поршня и цилиндра пренебрежимо мала. Чему равно отношение внутренней энергии гелия после установления теплового равновесия к его энергии в начальный момент?
Вариант решения :
№30 ЕГЭ по физике.
Как изменится температура идеального газа, если увеличить его объем в 2 раза при осуществлении процесса, описываемого формулой pV4=const?
Решение №30 ЕГЭ по физике.
Выразим из уравнения Менделеева-Клапейрона давление p:
(1).
Подставим (1) в формулу, описывающую данный процесс:
Следовательно, при увеличении объема в 2 раза температура должна понизиться в 8 раз
№30 ЕГЭ по физике.
На рисунке изображён процесс 1-2-3-4-5, проводимый над 1 молем идеального одноатомного газа.
Вдоль оси абсцисс отложена абсолютная температура Т газа,
а вдоль оси ординат – количество теплоты Q полученное или отданное газом на соответствующем участке процесса.
После прихода в конечную точку 5 весь процесс циклически повторяется с теми же параметрами изменения величин, отложенных на осях.
,
Найдите КПД этого цикла.
Решение №30 ЕГЭ по физике.
Определим вначале тип цикла, изображённого на рисунке.
На участке 1-2 имеем , следовательно, изотермический процесс, при котором рабочее тело – газ – получает количество теплоты .
Аналогичным образом, участок 3-4 – это изотермический процесс , при котором рабочее тело отдаёт количество теплоты ,
причём . На участках 2-3 и 4-5 имеем
Таким образом, данный циклический процесс – это цикл идеальной тепловой машины, состоящий из двух изотерм и двух адиабат.
Этот цикл проводится, как видно из рисунка, между максимальной температурой
и минимальной температурой
КПД таког цикла Карно равен
Ответ. КПД цикла равен .
№30 ЕГЭ по физике.
В цилиндре, закрытом подвижным поршнем, находится одноатомный газ,
который может просачиваться сквозь зазор вокруг поршня.
В опыте по изотермическому сжатию газа его объём уменьшился вдвое,
а давление газа упало в 3 раза.
Во сколько раз изменилась внутренняя энергия газа в цилиндре?
Газ считать идеальным.
Решение №30 ЕГЭ по физике.
Внутренняя энергия одноатомного идеального газа пропорциональна
его температуре и числу молей газа: U = (3/2)vRT.
Запишем уравнение Клапейрона-Менделеева:
pV = vRT
(p – давление газа, V – объём сосуда, R – газовая постоянная,
T – температура газа, v – число молей газа).
Из него видно, что произведение vT пропорционально произведению pV.
Значит, согласно условию задачи, внутренняя энергия газа
(как и произведение pV) уменьшилась в 6 раз.
Ответ. U уменьшилась в 6 раз.
№30 ЕГЭ по физике.
Часть 2 ЕГЭ по физике: №28 №29 №30 №31 №32 №32-1
Ещё задания части 2 ЕГЭ по физике: №28 №29 №30
№31 №32 №32-1
Источник