Сосуд объемом 10 л содержит смесь водорода и гелия общей
Инструкция по выполнению работы
При ознакомлении с демонстрационным вариантом контрольных измерительных материалов 2016 г. следует иметь в виду, что задания, включённые в демонстрационный вариант, не отражают всех вопросов содержания, которые будут проверяться с помощью вариантов КИМ в 2016 г. Полный перечень вопросов, которые могут контролироваться на едином государственном экзамене 2016 г., приведён в кодификаторе элементов содержания и требований к уровню подготовки выпускников образовательных организаций для проведения единого государственного экзамена 2016 г. по физике (www.fipi.ru).
Назначение демонстрационного варианта заключается в том, чтобы дать возможность любому участнику ЕГЭ и широкой общественности составить представление о структуре будущих КИМ, количестве и форме заданий, уровне сложности. Приведённые критерии оценки выполнения заданий с развёрнутым ответом, включённые в этот вариант, дают представление о требованиях к полноте и правильности записи развёрнутого ответа.
Эти сведения позволят выпускникам выработать стратегию подготовки и сдачи ЕГЭ.
Ответ к заданиям с 28–32 включает в себя подробное описание всего хода выполнения задания. Полное правильное решение каждой из задач 28–32 должно содержать законы и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также математические преобразования, расчёты с численным ответом и при необходимости рисунок, поясняющий решение. Решив задачу на этом сайте, Вы сможете свериться с образцом, кликнув надпись (Решение) в конце условия задачи.
При вычислениях разрешается использовать непрограммируемый калькулятор. Все бланки ЕГЭ заполняются яркими чёрными чернилами. Допускается использование гелевой, капиллярной или перьевой ручек.
При выполнении заданий можно пользоваться черновиком. Записи в черновике не учитываются при оценивании работы.
Баллы, полученные Вами за выполненные задания, суммируются. Постарайтесь выполнить как можно больше заданий и набрать наибольшее количество баллов.
Решения заданий 28–32 части 2 (с развёрнутым ответом) оцениваются экспертной комиссией. На основе критериев, представленных в приведённых ниже таблицах, за выполнение каждого задания в зависимости от полноты и правильности данного учащимся ответа выставляется от 0 до 3 баллов.
В соответствии с Порядком проведения государственной итоговой аттестации по образовательным программам среднего общего образования (приказ Минобрнауки России от 26.12.2013 № 1400 зарегистрирован Минюстом России 03.02.2014 № 31205):
«61. По результатам первой и второй проверок эксперты независимо друг от друга выставляют баллы за каждый ответ на задания экзаменационной работы ЕГЭ с развёрнутым ответом…
62. В случае существенного расхождения в баллах, выставленных двумя экспертами, назначается третья проверка. Существенное расхождение в баллах определено в критериях оценивания по соответствующему учебному предмету.
Эксперту, осуществляющему третью проверку, предоставляется информация о баллах, выставленных экспертами, ранее проверявшими экзаменационную работу».
Если расхождение составляет 2 и более балла за выполнение любого из заданий, то третий эксперт проверяет ответы только на те задания, которые вызвали столь существенное расхождение.
Желаем успеха!
28. Стеклянный сосуд, содержащий влажный воздух при t1 = 30°С, плотно закрыли крышкой и нагрели до t2 = 50°С. Опираясь на законы молекулярной физики, объясните, как изменятся при этом парциальное давление водяного пара и относительная влажность воздуха в сосуде.
(Решение)
29. Небольшой кубик массой m = 1 кг начинает соскальзывать с высоты Н = 3 м по гладкой горке, переходящей в мёртвую петлю (см. рисунок). Определите радиус петли R, если на высоте
h = 2,5 м от нижней точки петли кубик давит на её стенку с силой F = 4 Н. Сделайте рисунок с указанием сил, поясняющий решение. (Решение)
30. Сосуд объёмом 10 л содержит смесь водорода и гелия общей массой 2 г при температуре 27 °С и давлении 200 кПа. Каково отношение массы водорода к массе
гелия в смеси? (Решение)
31. На рис. 1 изображена зависимость силы тока через светодиод D от приложенного к нему напряжения, а на рис. 2 — схема его включения. Напряжение на светодиоде практически не зависит от силы тока через него в интервале значений 0,05 А ≤ 1 ≤ 0,2 А . Этот светодиод соединён последовательно с резистором R и подключён к источнику с ЭДС1 = 6 В. При этом сила тока в цепи равна 0,1 А. Какова сила тока, текущего через светодиод, при замене источника на другой с ЭДС2 = 4,5 В? Внутренним сопротивлением источников пренебречь. (Решение)
32. Металлическую пластину освещают монохроматическим светом с длиной волны λ = 531 нм. Каков максимальный импульс фотоэлектронов, если работа выхода
электронов из данного металла Авых = 1,73·10-19 Дж? (Решение)
Источник
Пример 1 Баллон вместимостью V = 5 л содержит смесь гелия и водорода при давлении P = 600 кПа. Масса m смеси равна 4 г, массовая w1 доля гелия равна 0,6. Определить температуру смеси, парциальные давления P1и P2 , молярную массу смеси.
Решение.
Массовая доля w – отношение массы компонента смеси к массе смеси, т.е. . Аналогично, . Следовательно, и .
Найдем молярную массу смеси:
.
Здесь М1 и М2– молярные массы компонентов смеси; М1 = 4×10-3 кг/моль, М2 = 2×10-3 кг/моль. Получаем:
.
Запишем уравнение Клапейрона – Менделеева для смеси:
.
Отсюда выразим и найдем температуру смеси:
.
Парциальное давление – давление, создаваемое компонентом смеси в сосуде. Таким образом, для нахождения можно использовать уравнение Клапейрона – Менделеева:
.
Отсюда выразим и найдем парциальное давление Р1:
.
Используя закон Дальтона Р = P1+ P2, находим P2:
Р2 = P – P1 = 600 – 257,3 = 342,7 кПа.
Ответ: 258 К; 257,3 кПа; 342,7 кПа; 2,86×10-3 кг/моль.
Пример 2 Определить кинетическую энергию вращательного движения одной молекулы кислорода при температуре Т = 286 К, а также кинетическую энергию вращательного движения всех молекул этого газа, если его масса равна 4 г.
Решение.
На каждую степень свободы молекул газа приходится одинаковая средняя энергия , где k = 1,38×10-23 Дж/К – постоянная Больцмана. Так как молекула кислорода двухатомная, то имеет 3 степени поступательного движения и 2 степени вращательного движения. Таким образом,
.
Кинетическая энергия вращательного движения всех молекул этого газа:
,
где N – число молекул газа, определяемое по формуле .
Таким образом, получаем
.
Ответ: 297Дж.
Пример 3 В центрифуге находится азот при температуре 170С. Центрифуга, внутренний радиус которой 0,5 м, вращается вместе с азотом с частотой 80 с-1. Во сколько раз давление в центре центрифуги меньше давления на расстоянии 0,4 м от оси вращения?
Решение.
Используем для решения распределение Больцмана в виде
,
где U – потенциальная энергия поля. Учтем, что вместо концентрации можем записать давление, так как и . В этом случае получим
.
На частицы газа в центрифуге действует центробежная сила инерции
.
Используем связь между потенциальной энергией и силой:
.
Тогда получим вид потенциального поля в центрифуге
.
Примем постоянную интегрирования С = 0. Тогда получим выражение для расчета давления газа в центрифуге:
.
Отсюда находим искомое отношение:
Учтем, что – масса молекулы кислорода, – угловая скорость вращения, – универсальная газовая постоянная.
В итоге получаем
Ответ: в 1,26 раз.
Пример 4 Рассчитать среднее число столкновений, испытываемых за 5 с молекулой азота при температуре 170С и давлении 105 Па.
Решение.
Среднее число столкновений, испытываемых одной молекулой за единицу времени, равно
,
где d – эффективный диаметр молекулы; n – концентрация молекул; – средняя арифметическая скорость теплового движения молекул.
За время t число столкновений составит
(1)
Средняя арифметическая скорость определяется выражением
.
Найдем концентрацию молекул:
.
Из уравнения Клапейрона – Менделеева выразим
.
Подставив полученные выражения в (1), получим:
.
.
Ответ: 3,75×1010.
Пример 5 Найти показатель адиабаты g для смеси газов, состоящей из количества n1 = 5 моль гелия и количества n2 = 3 моль азота.
Решение.
Показателем адиабаты g называется отношение удельных теплоемкостей смеси газа cv (при постоянном объеме) и ср (при постоянном давлении)
.
Удельную теплоемкость смеси газа cv при постоянном объеме найдем из уравнения теплового баланса: количество теплоты, затраченное на нагрев смеси, равно количеству теплоты, идущему на нагрев компонент смеси, т.е.
.
Учтем, что , , , , а Dt одинаково, тогда получим
Отсюда выражаем cv:
.
Гелий – одноатомный газ, поэтому у него число степеней свободы i1 = 3, молярная масса гелия М1 = 4×10-3 кг/моль. Азот – двухатомный газ, поэтому у него число степеней свободы i2 = 5, молярная масса азота М2 = 28×10-3 кг/моль.
Проводя аналогичные выкладки для расчета удельной теплоемкости смеси газа ср при постоянном давлении, с учетом того, что и , получаем:
.
Тогда показателем адиабаты g будет определяться выражением
.
Подставляя числовые значения, получим
.
Ответ: 1,53.
Пример 6 Кислород занимает объем V1 = 1л и находится под давлением Р1 = =200 кПа. Газ нагрели сначала при постоянном давлении до объема V2 = 3л, а затем при постоянном объеме до давления Р3 = 500 кПа. Найти: изменение DU внутренней энергии газа; совершенную им работу А; количество теплоты Q, переданное газу.
Решение.
Изменение внутренней энергии газа при его переходе из состояния 1 в состояние 3 найдем по формуле
Источник