Бесплатный интенсив по физике

3 огненных вебинара, домашние задания, беседа курса, личный кабинет, связь с преподавателем и многое другое.
Курс стартует 22 июля.

Подробнее об интенсиве

Задание 9. МКТ, термодинамика. Изменение физических величин в процессах. ЕГЭ 2024 по физике

За это задание ты можешь получить 2 балла. Уровень сложности: базовый.
Средний процент выполнения: 64%
Ответом к заданию 9 по физике может быть целое число или конечная десятичная дробь.
Разбор сложных заданий в тг-канале

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
Бесплатный интенсив

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 все верные 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
Бесплатный интенсив

Задача 3

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

Ответ: 25
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 4

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: $ϕ={1167}/{2333}·100%=0.5·100%=50%$.

Ответ: 50
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 5

На рисунке изображён циклический процесс, во время которого масса газа оставалась постоянной. Выберите из приведённого ниже списка все 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
Бесплатный интенсив

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. 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
Бесплатный интенсив

Задача 7

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

1) 1 закон термодинамики для процесса 12: $Q_{12}=∆U_{12}+A_{12}$. Т.к. объём не меняется $A_{12}=0$, т.к. температура растёт $∆U_{12}>0$, значит и $Q_{12}>0$, т.е. газ получает тепло, а не отдаёт (1 - неверно)

2) Давление в точке 2 равно точке 3, т.к. процесс изобарный (2 - верно)

3) На участке 3–1 газ совершал положительную работу, т.к. объём увеличивался (3 - неверно)

4) Т.к. температура не меняется $∆U_{31}=0$ (4 - неверно)

5) 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 в координатах pV: если по часовой стрелке, то работа положительна, если против часовой - отрицательна.

Ответ: 25
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 8

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.

Ответ: 100
Показать решение
Бесплатный интенсив

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.

  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 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.

Ответ: 14
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 10

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: $ϕ_{24°C}={p_{24°C}}/{p_{н.п.24°C}}·100%={p_{н.п.13°C}}/{p_{н.п.24°C}}·100%={11.23}/{22.4}·100%=50%$

Ответ: 50
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 11

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 все верные 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
Бесплатный интенсив

Задача 12

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.

  1. В процессе, соответствующем участку CD, внутренняя энергия пара уменьшается.
  2. Участок AB соответствует процессу нагревания воды.
  3. Точка D соответствует газообразному 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

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

Ответ: 23
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 13

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.

Ответ: 250
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 14

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
Бесплатный интенсив

Задача 15

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.

Ответ: 1840
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 16

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 все 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

В процессе 12 объём не меняется, поэтому работа не совершается, внутренняя энергия увеличивается (т.е. увеличивается произведение pV), значит газ получает тепло

Процесс 23 - изобарное расширение, при этом внутренняя энергия растёт (нагревание), значит Q=A+ΔU >0, газ получает тепло

В процессе 31 давление и объём уменьшаются, значит внутренняя энергия уменьшается, а работа отрицательная. Q=A+ΔU<0, газ отдаёт тепло

Подходят только утверждения 2 и 4

Ответ: 24
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 17

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

1) Температура кипения определяется по графику, она равна 80 (1-неверно)
2) Теплоёмкости в жидком и газообразном состоянии отличаются, так как наклон графиков нагревания жидкости и нагревания газа разный
3), 4) Наибольшая внутренняя энергия будет при наибольшей температуре (3 - верно, 4 - неверно)
5) Т.к. изначально вещество находилось в жидком состоянии, то АВ - это нагревание жидкости, ВС - парообразование (кипение), а СD - нагревание газа, значит в точке D вещество в газообразном состоянии (5-верно)

Ответ: 35
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 18

Относительная влажность воздуха в цилиндре под поршнем равна 40%. Воздух изотермически сжали, уменьшив его объём в три раза. Какова стала относительная влажность воздуха? Ответ выразите в (%).

Решение

Дано:

$ϕ_{отн}=40%$

$T=const$

$V_2 < V_1$

$V_2={V_1}/{3}$

$ϕ_{отн}-?$

Решение:

Насыщенный пар подчиняется уравнению Менделеева-Клайперона: $ϕ={n}/{n_{нп}}·100%; n_{нп}$ - не изменяется ($T=const$)

$n=0.4n_{нп}$, следовательно, уменьшение в 3 раза приведет к увеличению $n=1.2=n_{нп}$, но $n=n_{нп}$ это максимум (насыщенный пар).

Ответ: 100
Показать решение
Бесплатный интенсив

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.

  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

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).

Ответ: 13
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 20

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.

  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
Бесплатный интенсив
Показать еще
Подпишись на полезные материалы ЕГЭ по физике: разбор реальных вариантов ЕГЭ и сложных заданий + авторские конспекты

Бесплатный интенсив по физике

3 огненных вебинара, домашние задания, беседа курса, личный кабинет, связь с преподавателем и многое другое.
Курс стартует 22 июля.

Бесплатный интенсив