desktop/phys.jpg mobile/phys.jpg

Задание 11. МКТ, термодинамика. Изменение физических величин в процессах. ЕГЭ 2021 по физике

За это задание ты можешь получить 2 балла. Уровень сложности: повышенный.
Средний процент выполнения: 59.5%
Ответом к заданию 11 по физике может быть последовательность цифр, чисел или слов. Порядок записи имеет значение.

Задачи для практики

Задача 1

Поршень вставили в цилиндр на наибольший объём и закрепили. Цилиндр поместили в сосуд с горячей водой. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующих этот процесс.

  1. В сосуде будет происходить изохорный процесс.
  2. Концентрация молекул в этом процессе увеличивается.
  3. Концентрация молекул в этом процессе уменьшается.
  4. В сосуде будет происходить изобарный процесс.
  5. Концентрация молекул в этом процессе остаётся постоянной.
Решение

1) В сосуде будет происходить изохорный пройесс, т.к. объем сосуда меняеться не будет, поскольку его закрепили.

5) Концентрация молекул $n={N}/{V}$, где $N$ - число молекул, $V$ - объем цилиндра, т.к. $N=const$ и $V=const$, то концентрация молекул в этом процессе остается постоянной.

Ответ: 15
Показать решение
Полный курс

Задача 2

В цилиндре с некоторым газом находится легкоподвижный поршень. Цилиндр помещают в сосуд с горячей водой. Из приведённого ниже списка на основании анализа этого процесса выберите два верных утверждения.

  1. В сосуде будет происходить изохорный процесс.
  2. Концентрация молекул в этом процессе увеличивается.
  3. Концентрация молекул в этом процессе уменьшается.
  4. В сосуде будет происходить изобарный процесс.
  5. Концентрация молекул в этом процессе остаётся постоянной.
Решение

При помещении цилиндра в сосуд с горячей водой, температура газа в цилиндре будет увеличиваться и согласно уравнению Менделеева-Клайперона, будет увеличиваться объем цилиндра: $p·∆V={m}/{μ}R∆T$. Значит в сосуде будет происходить изобарный процесс, а концентрация молекул в цилиндре $n={N}/{V}$ уменьшится из-за увеличения объема, здесь $N$ - количество молекул газа под поршнем цилиндра.

Ответ: 34
Показать решение
Полный курс

Задача 3

Легкоподвижный поршень вставлен в цилиндр на максимальный объём. Газ начинают медленно сжимать. Из приведённого ниже списка на основании опытных данных выберите два верных утверждения.

  1. Масса газа увеличивается.
  2. Масса газа не изменяется.
  3. Внутренняя энергия газа увеличивается.
  4. Внутренняя энергия газа уменьшается.
  5. Внутренняя энергия газа остаётся неизменной.
Решение

2) При сжатии газа, число молекул в цилиндре остается постоянным, следовательно, масса газа не изменяется.

5) Поскольку при сжатии газа, его температура остается постоянной, следовательно, внутренняя энергия газа остается неизменной, т.к. внутренняя энергия есть функция температуры $U={i}/{2}υRT$, где $T$ - температура.

Ответ: 25
Показать решение
Полный курс

Задача 4

На рисунке изображён циклический процесс, во время которого масса газа оставалась постоянной. Выберите из приведённого ниже списка два утверждения, которые соответствуют рисунку.

  1. В процессе 1 → 2 к газу тепло подводится.
  2. В процессе 1 → 2 тепло выделяется.
  3. В процессе 2 → 3 к газу тепло подводится.
  4. В процессе 2 → 3 тепло выделяется.
  5. В процессе 3 → 4 к газу тепло подводится.
Решение

1) В процессе 1-2 к газу тепло подводится, т.к. $T_2 > T_1$, поскольку ${p_1V_1}/{T_1}={p_2V_2}/{T_2}⇒V_1·T_2=V_2·T_1$, т.к. $p_1=p_2=const$, а $V_2 > V_1$, то, чтобы сохранилось равенство $T_2$ должна быть больше $T_1$.

4) Процесс 2-3 изохорный, тогда ${p_2}/{T_2}={p_3}/{T_3}⇒p_2T_3=p_3T_2⇒$, т.к. $p_2 > p_3$, то $T_3 < T_2$, значит, в процессе 2-3 тепло выделяется, т.к. температура становится ниже.

Ответ: 14
Показать решение
Полный курс

Задача 5

В результате эксперимента по изучению циклического процесса, проводившегося с некоторым постоянным количеством одноатомного газа, который в условиях опыта можно было считать идеальным, получилась зависимость объёма V от температуры T. Выберите два утверждения, соответствующих результатам этого эксперимента.

  1. На участке 1–2 газ отдавал тепло.
  2. Давление газа в точке 1 равно давлению в точке 2.
  3. Изменение внутренней энергии газа на участке 2–3 отрицательно.
  4. Работа, совершённая газом за весь цикл, отрицательна.
  5. На участке 3–1 газ совершал положительную работу.
Решение

Решение:

Исходя из теории термодинамики и графика, давление в точке 1 и точке 2 равны, т.к. 1-2 изобара, а работа совершенная за цикл отрицательна так как $A_{31}=0; A_{23} < 0; A_{12}>0 $, а $|A_{23}| > |A_{12}|$. Тогда работа за весь цикл: $A = A_{23} + A_{12} <0$

Понять, какая из работ больше или меньше очень легко, если нарисовать данный процесс в координатах pV и просто посмотреть на площади под графиком. Там же можно сразу определить знак работы за весь цикл по направлению цикла: если по часовой стрелке, то работа положительна, если против часовой - отрицательна.

Ответ: 24
Показать решение
Полный курс

Задача 6

В результате эксперимента по изучению циклического процесса, проводившегося с некоторым постоянным количеством одноатомного газа, который в условиях опыта можно было считать идеальным, получилась зависимость объёма V от температуры T. Из приведённого ниже списка выберите два утверждения, соответствующих результатам этого эксперимента:

  1. На участке 1–2 газ отдавал тепло.
  2. Давление газа в точке 2 равно давлению в точке 3.
  3. На участке 3–1 газ совершал отрицательную работу.
  4. Изменение внутренней энергии газа на участке 3–1 положительно.
  5. Работа, совершённая газом за весь цикл, отрицательна.
Решение

$m=const$

Решение:

Из первого начала термодинамики опрделим $∆U=Q±A$, что давление в точке 2 равно точке 3, т.к. процесс изобарный, а работа за весь цикл отрицательная, т.к. $A_{12}=0; |A_{2-3}| > |A_{3-1}|; A_{23} < 0$. Поэтому $A=A_{2-3}+A_{3-1}< 0$

Понять, какая из работ больше или меньше очень легко, если нарисовать данный процесс в координатах pV и просто посмотреть на площади под графиком. Там же можно сразу определить знак работы за весь цикл по направлению цикла: если по часовой стрелке, то работа положительна, если против часовой - отрицательна.

Ответ: 25
Показать решение
Полный курс

Задача 7

При переходе идеального газа из состояния 1 в состояние 2 получили линейную зависимость концентрации молекул n от давления p. Масса газа в процессе остаётся постоянной. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующих процесс 1–2.

  1. Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул газа остаётся неизменной.
  2. Плотность газа уменьшается.
  3. Газ получает тепло.
  4. Происходит изотермическое сжатие газа.
  5. Среднеквадратичная скорость теплового движения молекул газа уменьшается.
Решение

$m=const$, т.к. $P$, $n$ увеличиваются, происходит изотермическое сжатие, а средняя кинетическая энергия молекул газа остается неизменной.

Ответ: 14
Показать решение
Полный курс

Задача 8

Два вещества одинаковой массы, первоначально находившиеся в твёрдом состоянии при температуре 20◦C, равномерно нагревают на плитках одинаковой мощности в сосудах с пренебрежимо малой теплоёмкостью. На рисунке представлены полученные экспериментально графики зависимости температуры от времени нагревания. Используя данные графика, выберите из приведённого ниже списка два верных утверждения.

  1. Температура плавления первого вещества 20◦C.
  2. Удельная теплота плавления второго вещества равна удельной теплоте плавления первого вещества.
  3. На нагревание первого и второго веществ до температуры плавления потребовалось одинаковое количество теплоты.
  4. Удельная теплоёмкость первого вещества в жидком состоянии больше удельной теплоёмкости второго вещества в жидком состоянии.
  5. В момент времени t = 9 мин оба вещества находились в жидком состоянии.
Решение

Из теории о теплообмене по графику очевидно, что удельная теплота плавления 2 и 1 вещества равны (за одно и то же время), а при $t=9$ мин оба вещества в жидких состояниях находились.

Ответ: 25
Показать решение
Полный курс

Задача 9

На рисунке приведён график зависимости температуры воды t от времени процесса τ при нормальном атмосферном давлении. На основании анализа этого графика выберите два верных утверждения.

  1. В процессе, соответствующем участку CD, внутренняя энергия пара уменьшается.
  2. Участок AB соответствует процессу нагревания воды.
  3. Точка D соответствует парообразному состоянию воды.
  4. В процессе, соответствующем участку EF, внутренняя энергия системы «вода – пар» увеличивается.
  5. В точке K вода находится в твёрдом состоянии (лёд).
Решение

На основании графика можем сказать, что участок АВ соответствует нагреву воды, а точка D соответствует преобразованию воды.

Ответ: 23
Показать решение
Полный курс

Задача 10

Смешали холодную и горячую воду. На рисунке приведён график зависимости температуры t◦ воды от времени τ . Теплообмен с окружающей средой пренебрежимо мал. Используя данные графика, выберите из приведённого ниже списка два верных утверждения.

  1. Количество теплоты, отданное горячей водой, больше количества теплоты, полученного холодной водой.
  2. Масса горячей воды больше массы холодной воды.
  3. Изменение температуры холодной воды меньше, чем изменение температуры горячей воды.
  4. Удельная теплоёмкость горячей воды меньше, чем холодной.
  5. Температура t1 соответствует состоянию теплового равновесия.
Решение

По данному графику, очевидно, что масса горячей воды больше холодной, т.к. изменение температуры равновесия меньше, чем холодной воды до равновесия. А при $t_1$ наступает тепловая равновесия.

Ответ: 25
Показать решение
Полный курс

Задача 11

В результате эксперимента по изучению циклического процесса, проводившегося с некоторым постоянным количеством одноатомного газа, который в условиях опыта можно было считать идеальным, получилась зависимость давления p от объёма V , показанная на графике. Из приведённого ниже списка выберите два утверждения, соответствующих результатам этого эксперимента.

  1. В процессе 2–3 объём газа увеличивался, а температура уменьшалась.
  2. В процессе 1–2 газ не совершал работу.
  3. В процессе 3–1 объём газа уменьшался, а давление увеличивалось.
  4. В процессах 1–2 и 2–3 газ получал тепло.
  5. В процессах 2–3 и 3–1 газ отдавал тепло.
Решение

Из графика очевидно, что 3-1 газ $V$ уменьшится, а давление растет. Неверно, т.к. в 2-3 и 3-1 газ отдает тепло. Так же как и 1-2 не совершает работу $∆V=0, A=p∆V$.

Ответ: 24
Показать решение
Полный курс

Задача 12

На рисунке приведён экспериментально полученный график зависимости температуры от времени при нагревании некоторого вещества. Первоначально вещество находилось в жидком состоянии. Выберите из приведённого ниже списка два утверждения, соответствующих результатам опыта.

  1. Температура кипения равна 100◦C.
  2. Теплоёмкости в жидком и газообразном состоянии одинаковы.
  3. Наибольшей внутренней энергией вещество обладает в точке D.
  4. Наименьшей внутренней энергией вещество обладает в точке D.
  5. В точке D вещество находится в газообразном состоянии.
Решение

Исходя из графика и теории теплообмена можно сказать, что при наибольшем $t$ будет и большая $∆U={3}/{2}υR∆T$ и тоже самое в точке D, вещество в состоянии нагретого пара.

Ответ: 35
Показать решение
Полный курс

Задача 13

Графики зависимости температуры двух тел A и B равной массы от времени приведены на рисунке. Первоначально они находились в жидком состоянии. Из приведённого ниже списка на основании анализа графиков выберите два верных утверждения.

  1. Удельная теплоёмкость тела A в жидком состоянии больше удельной теплоёмкости тела B в жидком состоянии.
  2. Удельная теплоёмкость тела A в жидком состоянии меньше удельной теплоёмкости тела B в жидком состоянии.
  3. При кристаллизации тела A выделится больше энергии, чем тела при кристаллизации B.
  4. При кристаллизации тела A выделится меньше энергии, чем тела при кристаллизации B.
  5. Температура кристаллизации тела A меньше, чем тела B.
Решение

1) Удельная теплоемкость тела А в жидком состоянии больше удельной теплоемкости тела В в жидком состоянии, т.к. за одинаковый промежуток времени от 0 до С температура тела А изменилась меньше, чем тела В (подходит).

3) При кристаллизации тела А выделится больше энергии, чем при кристаллизации тела В, т.к. кристаллизация тела А идет больше по времени, чем кристаллизация тела В (подходит).

Ответ: 13
Показать решение
Полный курс

Задача 14

На диаграмме pV показан процесс перехода одноатомного идеального газа из состояния 1 в состояние 3. Из приведённого ниже списка на основании анализа этого процесса выберите два верных утверждения.

  1. В процессе 2–3 температура газа повышается.
  2. В процессе 2–3 газ совершает положительную работу.
  3. В процессе 1–2 внутренняя энергия газа понижается.
  4. В процессе 2–3 газ отдаёт тепло.
  5. Количество теплоты, полученное газом в процессе 1–2, идёт только на совершение работы.
Решение

1) В процессе 2-3 температура повышается, поскольку ${p_2V_2}/{T_2}={p_3V_3}/{T_3}⇒p_0·4V_0·T_3=4p_0·4V_0·T_2, T_3=4T_2,$ т.е. $T_3 > T_2$ (подходит).

2) Процесс 2-3 изохорный, т.е. $∆V=0$ и работа газа $A=p·V∆=0$ (не подходит).

3) Процесс 1-2 изотермический, значит, внутренняя энергия не меняется (не подходит).

4) В процессе 2-3 газ получает тепло, т.к. $T_3 > T_2$ (не подходит).

5) $Q=A+∆U, ∆U=0$, т.к. $∆T=0$, поскольку процесс 1-2 изотермический, то $Q=A$, т.е. количество теплоты, полученное газом в процессе 1-2 идет только на совершение работы (подходит).

Ответ: 15
Показать решение
Полный курс

Задача 15

Постоянную массу идеального газа переводят из состояния 1 в состояние 3, как показано на рисунке. В состоянии 1 температура газа была равна 327◦C. Из приведённого ниже списка на основании анализа графика этого процесса выберите два верных утверждения.

  1. В процессе 1–2 температура газа повышается.
  2. В процессе 1–2 газ совершает положительную работу.
  3. Работа, совершённая над газом в процессе 2–3, положительна.
  4. На участке 2–3 газ получает тепло.
  5. В состоянии 3 температура газа равна 100 К.
Решение

1) В процессе 1-2 температура газа понижается: ${p_1V_1}/{T_1}={p_2V_2}/{T_2}⇒{2_{p_0}·3V_0}/{327+273}={p_03V_0}/{T_2}⇒T_2={600K}/{2}=300K$, т.к. $T_2=300K < T_1=600K$ (не подходит).

2) В процессе 1-2 работа газа равна нулю (не подходит).

3) Работа, совершенная над газом в процессе 2-3 положительна, т.к. объем газа уменьшается $V_3 < V_2$ (подходит).

4) На участке 2-3 газ отдает тепло, т.к. над газом совершается работа (не подходит).

5) ${p_3V_3}/{T_3}={p_2V_2}/{T_2}⇒{p_0·V_0}/{T_3}={p_03V_0}/{300K}⇒3T_3=300K⇒T_3=100K$ (подходит).

Ответ: 35
Показать решение
Полный курс

Задача 16

На рисунке показана зависимость давления от объёма идеального газа в циклическом процессе. Из приведённого ниже списка на основании анализа этого циклического процесса выберите два верных утверждения.

  1. В процессе B–C температура газа уменьшается.
  2. Наибольшую работу газ совершает в процессе A–B.
  3. В процессе C–D внутренняя энергия газа не меняется.
  4. В процессе A–B температура газа растёт.
  5. В процессе A–D работа газа равна нулю.
Решение

1) В процессе В-С температура газа возрастает (не подходит).

2) В процессе А-В работа газа равна нулю, т.к. процесс изохорный $V_A=V_B$ (не подходит).

3) Процессе C-D изотермический, значит, внутренняя энергия газа не меняется, т.к. внутренняя энергия есть функция температуры $U={i}/{2}υRT$ (подходит).

4) В процессе А-В температура газа возрастает, т.к. ${p_A}/{T_A}={p_B}/{T_B}⇒p_A·T_B=p_B·T_A⇒T_B > T_A$ (подходит).

Ответ: 43
Показать решение
Полный курс

Задача 17

На рисунке показана зависимость давления от температуры идеального газа в циклическом процессе. Из приведённого ниже списка на основании анализа этого циклического процесса выберите два верных утверждения.

  1. Объём газа наибольший в состоянии 4.
  2. Процесс 3–4 изохорный.
  3. В процессе 1–2 внутренняя энергия газа не изменяется.
  4. В процессе 4–1 объём газа уменьшается.
  5. В процессе 2–3 газ отдаёт теплоту.
Решение

Воспользуемся методом исключения.

2) Процесс 3-4 не является изохорным, т.к. изохора в координатах p-T или ее продолжение, должна проходить через точку О (не подходит).

3) В процессе 1-2 внутренняя энергия газа повышается, т.к. температура увеличивается ($T_2 > T_1$), а внутренняя энергия есть функция температуры: $U={i}/{2}υRT$ (не подходит).

5) В процессе 2-3 газ получает теплоту, т.к. температура газа в данном процессе увеличивается $T_3 > T_2$ (не подходит).

Ответ: 14
Показать решение
Полный курс

Задача 18

На рисунке показана зависимость объёма от температуры идеального газа в циклическом процессе. Из приведённого ниже списка на основании анализа этого циклического процесса выберите два верных утверждения.

  1. Наибольшее давление на стенки сосуда газ оказывает в состоянии 4.
  2. Наибольшую работу газ совершает в процессе 1–2.
  3. В процессе 1–2 работа газа равна нулю.
  4. В процессе 2–3 объём газа уменьшается.
  5. В процессе 4–1 температура газа растёт.
Решение

Воспользуемся методом исключения.

3) В процессе 1-2 работа газа не равна нулю, т.к. $A=p·∆V, ∆V≠0$, а значит, $A≠0$ (не подходит).

4) В процессе 2-3 объем газа не изменяется, т.к. $V_2=V_3$ (не подходит).

5) В процессе 4-1 температура газа уменьшается, т.к. $T_4 > T_1$ (не подходит).

Ответ: 12
Показать решение
Полный курс

Задача 19

На рисунке показана зависимость давления от температуры идеального газа в циклическом процессе. Из приведённого ниже списка на основании анализа этого циклического процесса выберите два верных утверждения и укажите их номера.

  1. В процессе B–C температура газа уменьшается.
  2. Наименьшую работу газ совершает в процессе A–B.
  3. В процессе C–A внутренняя энергия газа не изменяется.
  4. В процессе A–B объём газа остаётся постоянным.
  5. В процессе A–C температура газа растёт.
Решение

1. По графику видно, что температура $T_c < T_в$, следовательно, в процессе В-С температура газа уменьшается. (верно)

Процесс А-В изобарный $p_A=p_В=const$, а значит, в процессе А-В газ совершает наибольшую работу (не верно).

Процесс А-С изотермический $T_A=T_C=const$, а поскольку внутренняя энергия есть функция температуры, то в процессе С-А внутренняя энергия газа не изменяется (верно).

Ответ: 13
Показать решение
Полный курс

Задача 20

На рисунке показана зависимость давления от температуры идеального газа в циклическом процессе. На основании анализа этого циклического процесса выберите два верных утверждения.

  1. В процессе B–C объём газа остаётся постоянным.
  2. Наибольшую работу газ совершает в процессе A–B.
  3. В процессе C–A работа газа равна нулю.
  4. В процессе A–B объём газа уменьшается.
  5. В процессе B–C температура газа растёт.
Решение

Поскольку ${р_в}/{Т_в}={p_c}/{T_c}=const$, то $V_в=V_c$, значит, в процессе В-С объем газа остается постоянным.

Поскольку $р_А=p_В=const$, то процесс А-В изобарный, значит, наибольшую работу газ совершает в процессе А-В.

Ответ: 12
Показать решение
Полный курс
Показать еще

Готовим к ЕГЭ на 85+ баллов и побеждаем лень

Каждый месяц 12 онлайн-занятий в дружелюбной атмосфере + 16 домашних работ с жесткими сроками.
Не готовишься — вылетаешь.

Подробнее о курсе