РЕШУ ЕГЭ — физика

Задания

Если зимой в мороз открыть форточку на улицу, то контуры наружных предметов  — домов, деревьев, людей  — при наблюдении из комнаты кажутся колеблющимися и искажаются. Объясните это явление, исходя из известных физических законов и закономерностей, и оцените, насколько отличаются показатели преломления n воздуха на улице при температуре около −30 °C и воздуха, выходящего из форточки при температуре +25 °C. Известно, что показатель преломления газа при нормальных условиях отличается от единицы на малую величину, пропорциональную концентрации молекул газа. В частности, для воздуха при 0 °C разница n – 1 ≈ 3 · 10⁻⁴. Давление в комнате и на улице считайте приблизительно одинаковым.

Решение. 1.  Теплый и холодный воздух имеет разные показатели преломления. Дрожание контуров наружных предметов связано с явлением преломления света на нестабильной границе холодного уличного воздуха и потока теплого воздуха, выходящего из комнаты. Поскольку углы падения света на границу холодного и теплого воздуха меняются, то, согласно закону преломления света, меняются и углы преломления, и изображения предметов искажаются и дрожат.

2.  Добавка к единице в показателе преломления газа пропорциональна концентрации N молекул газа, которая в силу уравнения Клапейрона  — Менделеева равна $N=p/kT,$ где p  — давление, практически одинаковое для воздуха снаружи и в потоке из форточки, k  — постоянная Больцмана, T  — абсолютная температура, различающаяся в потоке газа и на улице.

3.  Таким образом, $n минус 1=A/T,$ где A  — некоторый коэффициент пропорциональности, который можно определить, зная из условия значение этой разности при 0 °C: $n_0 минус 1=A/273K\approx3 умножить на 10 в степени левая круглая скобка минус 4 правая круглая скобка ,$ так что $A\approx 273 умножить на 3 умножить на 10 в степени левая круглая скобка минус 4 правая круглая скобка K=819 умножить на 10 в степени левая круглая скобка минус 4 правая круглая скобка K.$

4.  В комнате при +25 °C $n_1 минус 1=819 умножить на 10 в степени левая круглая скобка минус 4 правая круглая скобка /298\approx2,75 умножить на 10 в степени левая круглая скобка минус 4 правая круглая скобка .$

На улице при –30 °C $n_2 минус 1=819 умножить на 10 в степени левая круглая скобка минус 4 правая круглая скобка /243\approx3,37 умножить на 10 в степени левая круглая скобка минус 4 правая круглая скобка .$ Искомая разность, следовательно, равна $n_2 минус n_1\approx6,2 умножить на 10 в степени левая круглая скобка минус 5 правая круглая скобка .$

Критерии проверки:

Критерии оценивания выполнения задания	Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ, и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и закономерностей.	3
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеются один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т. п.) И (ИЛИ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочет. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.). И (ИЛИ) В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения.	2
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев. Дан правильный ответ на вопрос задания и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки. ИЛИ Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи.	1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла.	0
Максимальный балл	3

Ключ