Задание 9. МКТ, термодинамика. Изменение физических величин в процессах. ЕГЭ 2026 по физике
Средний процент выполнения: 59.4%
Ответом к заданию 9 по физике может быть целое число или конечная десятичная дробь.
Алгоритм решения задания 9:
- Определи, к какому кругу явлений относится описанная ситуация: модель строения вещества, идеальный газ (МКТ/термодинамика), изопроцессы, пары и влажность, фазовые переходы.
- Зафиксируй используемую модель: «идеальный газ в МКТ», «идеальный газ в термодинамике», «насыщенный/ненасыщенный пар», «фазовый переход».
- Выпиши физические величины, которые фигурируют в описании процесса (например, p, V, T, n, N, ν, плотность/давление пара), и отметь, какие из них заданы/изменяются/сохраняются.
- Выбери закон/соотношение для анализа: основное уравнение МКТ (связь давления и кинетической энергии), связь температуры и средней кинетической энергии, уравнение p = nkT, закон Дальтона, условия изопроцессов, качественные зависимости для насыщенного пара, определения для влажности.
- Если описан изопроцесс, установи, какая величина постоянна (T, V или p), и используй соответствующее соотношение для анализа изменения остальных величин.
- Если описан фазовый переход (испарение/конденсация/кипение/плавление/кристаллизация), выдели, какие изменения агрегатного состояния происходят, и укажи, как при этом происходит преобразование энергии.
- Сформулируй итоговый вывод об изменении физических величин и/или о характере процесса так, чтобы он напрямую следовал из выбранной модели и законов.
Подпишись на суперполезные материалы
Задачи для практики
Задача 1
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 все верные утверждения.
- В процессе 2–3 температура газа повышается.
- В процессе 2–3 газ совершает положительную работу.
- В процессе 1–2 внутренняя энергия газа понижается.
- В процессе 2–3 газ отдаёт тепло.
- 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).
Задача 2
Парциальное давление водяного пара в 1,25 раза меньше, чем давление насыщенного пара при той же температуре. Чему равна относительная влажность воздуха? Ответ выразите в (%).
Решение
Дано:
$p_п=p$
$p_н=1.25p$
$ϕ-?$
Решение:
Относительная влажность воздуха определяется как: $ϕ={p_п}/{p_н}·100%$, где $p_п$ - парциальное давление газа; $p_н$ - давление насыщенного газа при той же температуре, тогда имеем: $ϕ={p_п}/{p_н}·100%={p·100%}/{1.25p}=80%$
Задача 3
Какое количество теплоты необходимо для нагревания железного бруска массой 200 г от 285 К до 305 К? Ответ выразите в (Дж). Удельная теплоемкость железа 460 Дж/(кг*К)
Решение
Дано:
$m_ж=0.2кг$
$∆T=20K$
$c_ж=460$ Дж/(кг*К)
$Q-?$
Решение:
По закону нагревания тела равно $Q=c_ж·m_x·∆T=460$Дж/(кг*К)·0.2$кг·20$К=1840Дж.
Задача 4
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 температуры T , показанная на графике. Из приведённого ниже списка выберите два утверждения, соответствующих результатам этого эксперимента.
- В процессе 2–3 газ совершал работу.
- В процессе 1–2 газ совершал отрицательную работу.
- В процессе 2–3 газ совершал отрицательную работу.
- В процессе 3–1 газ совершал отрицательную работу.
- В процессе 2–3 газ не совершал работу.
Решение
Процесс 12 - изохорный процесс, если объём не меняется, то работа газа равна нулю (2 - неверно)
Процесс 2-3 - изотермический, следовательно, по закону Бойля-Мариотта $pV=const$, значит, если давление уменьшалось, то объём увеличивался, т.е. газ расширялся и совершал положительную работу. (1 - верно, 3 и 5 - неверно)
Процесс 3-1 - это изобарный процесс, по закону Гей-Люссака ${V}/{T}=const$, если температура уменьшается, то объем тоже уменьшается, это значит, над газом совершали работу или газ совершал отрицательную работу (4 - верно)
Задача 5
Давление насыщенного водяного пара при 24◦С равно 22,4 мм рт. ст., а при 13◦С — 11,23 мм рт. ст. Определите относительную влажность воздуха при температуре 24◦С, если точка росы равна 13◦С. Ответ выразите в процентах и округлите до целых. Ответ выразите в (%).
Решение
Дано:
$p_{н.п.24°C}=22.4$мм.рт.ст.
$p_{н.п.13°C}=11.23$мм.рт.ст.
$ϕ_{24°C}-?$
Решение:
Если точка росы 13°C, значит парциальное давление данного водяного пара равно давлению насыщенного водяного пара при температуре 13°C: $p_{24°C}=p_{н.п.13°C}$. Тогда влажность воздуха при температуре 24°C: $ϕ_{24°C}={p_{24°C}}/{p_{н.п.24°C}}·100%={p_{н.п.13°C}}/{p_{н.п.24°C}}·100%={11.23}/{22.4}·100%=50%$
Задача 6
Легкоподвижный поршень вставлен в цилиндр на максимальный объём. Газ начинают медленно сжимать. Из приведённого ниже списка на основании опытных данных выберите все верные утверждения.
- Масса газа увеличивается.
- Масса газа не изменяется.
- Внутренняя энергия газа увеличивается.
- Внутренняя энергия газа уменьшается.
- Внутренняя энергия газа остаётся неизменной.
Решение
2) При сжатии газа, число молекул в цилиндре остается постоянным, следовательно, масса газа не изменяется.
5) Поскольку газ сжимают медленно, его температура остается постоянной, следовательно, внутренняя энергия газа остается неизменной, т.к. внутренняя энергия есть функция температуры $U={i}/{2}υRT$, где $T$ - температура.
Задача 7
Определите относительную влажность воздуха при комнатной температуре, если парциальное давление пара при этой температуре равно 1167 Па, а давление насыщенного пара равно 2333 Па. Ответ выразите в % и округлите до целых.
Решение
Дано:
$p=1167$Па
$p_0=2333$Па
$ϕ-?$
Решение:
Относительная влажность воздуха равна: $ϕ={p}/{p_0}·100%$, где $p$ - парциальное давление пара, $p_0$ - давление насыщенного пара. Подставим числа: $ϕ={1167}/{2333}·100%=0.5·100%=50%$.
Задача 8
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.
- Количество теплоты, отданное горячей водой, больше количества теплоты, полученного холодной водой.
- Масса горячей воды больше массы холодной воды.
- Изменение температуры холодной воды меньше, чем изменение температуры горячей воды.
- Удельная теплоёмкость горячей воды меньше, чем холодной.
- 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.
Задача 9
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 все правильные утверждения, характеризующих процесс 1–2.
- Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул газа остаётся неизменной.
- Плотность газа уменьшается.
- Газ получает тепло.
- Происходит изотермическое сжатие газа.
- Среднеквадратичная скорость теплового движения молекул газа уменьшается.
Решение
$m=const$, т.к. $p$, $n$ увеличиваются пропорционально, происходит изотермическое сжатие. Средняя кинетическая энергия молекул газа зависит от температуры, значит она тоже остается неизменной. В процессе изотермического сжатия изменения внутренней энергии газа равно нулю, а совершаемая им работа A<0, поэтому Q <0, т.е. газ отдаёт тепло, а не получает.
Задача 10
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 все верные утверждения.
- В процессе 1–2 температура газа повышается.
- В процессе 1–2 газ совершает положительную работу.
- Работа, совершённая над газом в процессе 2–3, положительна.
- На участке 2–3 газ получает тепло.
- 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).
Задача 11
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.
- Объём газа наибольший в состоянии 4.
- Процесс 3–4 изохорный.
- В процессе 1–2 внутренняя энергия газа не изменяется.
- В процессе 4–1 объём газа уменьшается.
- 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).
Задача 12
На рисунке показана зависимость давления от температуры идеального газа в циклическом процессе. На основании анализа этого циклического процесса выберите два верных утверждения.
- В процессе B–C объём газа остаётся постоянным.
- Наибольшую работу газ совершает в процессе A–B.
- В процессе C–A работа газа равна нулю.
- В процессе A–B объём газа уменьшается.
- 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.
Задача 13
На рисунке приведён график зависимости температуры воды t от времени процесса τ при нормальном атмосферном давлении. На основании анализа этого графика выберите все верные утверждения.
- В процессе, соответствующем участку CD, внутренняя энергия пара уменьшается.
- Участок AB соответствует процессу нагревания воды.
- Точка D соответствует газообразному состоянию воды.
- В процессе, соответствующем участку EF, внутренняя энергия системы «вода – пар» увеличивается.
- В точке K вода находится в твёрдом состоянии (лёд).
Решение
1) Температура на участке CD растёт, значит внутренняя энергия увеличивается. 1 - неверно.
2) Так как изначально нам была дана вода (в жидком состоянии), то участок АВ соответствует нагреву воды (температура растёт). 2 - верно.
3) В процессе BC вода превратилась в пар, поэтому любая точка участков CD и DE, в том числе и точка D, соответствуют газообразному состоянию воды. 3 - верно.
4) Процесс EF - конденсация. В процессе конденсации внутренняя энергия вещества уменьшается. 4 - неверно
5) Точка K - это то же состояние, что и точка A, это жидкое состояние. 5 - неверно
Задача 14
Относительная влажность воздуха в закрытом сосуде под поршнем составляет 65%. Какой станет относительная влажность воздуха в сосуде, если объём воздуха в нём изотермически уменьшить в 2 раза за счёт движения поршня? Ответ выразить в (%).
Решение
Дано:
$T=const$
$ϕ_{от.в.}=65%$
$V_2={V_1}/{2}$
Решение:
Из теории известно, что при $T=const$ и уменьшении объема, увеличивается давление по закону Менделеева-Клайперона $PV=υRT$. Тогда как $P∼ϕ_{от.в.}$, но более чем 100% быть не может.
Задача 15
Определите массу воды, взятой при температуре 40◦С, которую нагревают до температуры кипения и полностью испаряют. Необходимая для этих процессов энергия составляет 638 кДж. Ответ выразите в (г).
Удельная теплота парообразования воды $2.3·10^6$ Дж/кг, теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°С)
Решение
Дано:
$m-?$
$T_1=40°$
$Q_{об}=638$кДж
Решение:
$c_вm∆T+r·m=Q_{об}$ - закон теплообмена.
$m={Q_{об}}/{c_в∆T+r}={638·10^3}/{4200·60+2.3·10^6}=250$г.
Задача 16
При переходе идеального газа из состояния 1 в состояние 2 получили линейную зависимость давления газа от температуры. Масса газа в процессе остаётся постоянной. Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующих процесс 1–2.
- Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул газа осталась неизменной.
- Среднеквадратичная скорость теплового движения молекул газа увеличилась в 3 раза.
- Внутренняя энергия газа увеличилась в 3 раза.
- Концентрация молекул газа уменьшилась в 4,5 раза.
- Газ совершил отрицательную работу.
Решение
Дано:
$m=const$
$P_1=3$кПа
$P_2=2$кПа
$Т_1=300$К
$Т_2=900$К
Решение:
Учитывая данный график можно сделать вывод, что $∆U$ увеличилась в 3 раза, т.к. $∆U={3}/{2}υR∆T$, а концентрация молекул уменьшилась в 4.5 раз, т.к. $P=nKT$.
Задача 17
Относительная влажность воздуха при 20◦С равна 69%. Каково давление насыщенных паров при 20◦С, если при этом парциальное давление водяного пара в воздухе равно 1,61 кПа? Ответ выразите в (кПа). Ответ округлите до сотых.
Решение
Дано:
$T_1=20°C$
$ϕ_{отн}=69%$
$P_{вн}=1.61$кПа
$P_{нп}-?$
Решение:
1) Из теории о влажности воздуха $ϕ_{отн}={P_{вн}}/{P_{нп}}·100%⇒P_{нп}={1.61}/{0.69}=2.33$кПа.
Задача 18
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 все верные утверждения.
- В сосуде будет происходить изохорный процесс.
- Концентрация молекул в этом процессе увеличивается.
- Концентрация молекул в этом процессе уменьшается.
- В сосуде будет происходить изобарный процесс.
- 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.
Задача 19
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.
- Удельная теплоёмкость тела A в жидком состоянии больше удельной теплоёмкости тела B в жидком состоянии.
- Удельная теплоёмкость тела A в жидком состоянии меньше удельной теплоёмкости тела B в жидком состоянии.
- При кристаллизации тела A выделится больше энергии, чем тела при кристаллизации B.
- При кристаллизации тела A выделится меньше энергии, чем тела при кристаллизации B.
- Температура кристаллизации тела A меньше, чем тела B.
Решение
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 (1- верно).
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 (3-верно).
Задача 20
На pV -диаграмме изображены процессы перевода некоторой неизменной массы идеального газа из состояния 1 в состояние 3. Из приведённого ниже списка на основании анализа графика этого процесса выберите два верных утверждения.
- Начальная (T1) и конечная (T3) температуры связаны между собой соотношением T1 = T3.
- Точки 1, 2 и 3 лежат на одной изотерме.
- При переходе газа из состояния 1 в состояние 2 внешние силы совершили положительную работу.
- Количество теплоты, полученное газом при переходе 1–2, равно количеству теплоты при переходе 2–3.
- Температура газа в состоянии 2 выше, чем в состоянии 1.
Решение
1) ${p_1V_1}/{T_1}={p_3V_3}/{T_3}⇒p_1V_1T_3=p_3V_3T_3$. Из графика видно, что $p_1=3p_0; p_3=p_0; V_1=V_0; V_3=3V_0$. Подставляя, имеем: $3p_0V_0T_3=p_03V_0T_1⇒T_1=T_3$ (подходит).
2) Точки 1 и 3 лежат на одной изотерме, точка 2 на этой изотерме не лежит (не подходит).
3) При переходе газа из состояния 1 в состояние 2 внешние силы совершили отрицательную работу, т.к. газ расширяется (не подходит).
5) ${p_1V_1}/{T_1}={p_2V_2}/{T_2}⇒p_1V_1·T_1⇒3p_0V_0·T_2=2p_0·2V_0·T_1⇒3T_2=4T_1⇒T_2={4}/{3}T_1$. Значит, температура газа в состоянии 2 выше, чем в состоянии 1 (подходит).
Рекомендуемые курсы подготовки
- На этом интенсиве ты 100000% поймешь, что такое магнитное поле и как его применяют в физике
- Вместе со мной разберешь все возможные варианты задач на тему Магнетизм и научишься решать задачи С-части, за которые дают целых 3 первичных балла(это около 6-10 вторичных за одну задачу)
- Научишься пользоваться правилами рук и Ленца
- Без проблем будешь определять разницу между магнитным и эл. полем
- Сможешь юзать 80% инфы по правилам правой и левой руки в ЕГЭ
- Научишься решать задания № 14,15,16,17 в тестовой и №26, 28 и 29 в письменной части, которые встречаются каждый год в ЕГЭ, но справитсья с ними не могут
на бесплатном курсе Турбо ЕГЭ
