Тип Д24 C24 № 32773 
МКТ и термодинамика. Электродинамика
i
Решение. 1. Обозначим площадь сечения цилиндра через S. Тогда объем левой части цилиндра равен 
а правой части — 
причем длина цилиндра равна сумме длин его левой и правой частей: 
Давления газа в левой и правой частях цилиндра одинаковы, поскольку поршень находится в равновесии.
2. Согласно уравнению Менделеева — Клапейрона для газа слева и справа от поршня в начальном состоянии справедливы соотношения:
откуда 
и 
При этом объем правой части цилиндра равен:
3. После впрыскивания 0,15 моля воды в правую часть цилиндра и нагревания системы до температуры кипения воды 
вся вода испарится и превратится в ненасыщенный пар с давлением 
заняв некоторый объем 
Это можно утверждать потому, что насыщенный пар для 0,15 моля воды при температуре 373 К и давлении 
занимал бы объем 
что много меньше объема 
4. По закону Дальтона давление в правой части цилиндра будет равно сумме этого давления пара и давления газа, которое изменилось из-за его нагревания и изменения объема, но это суммарное давление 
по-прежнему должно равняться давлению газа в левой части цилиндра.
5. Записывая еще раз уравнение Менделеева — Клапейрона для газов в левой и правой частях цилиндра, получаем:
где объемы и длины левой и правой частей цилиндра снабжены индексами 3 и 4. Отсюда:
и поскольку
то:
6. Таким образом, поршень после установления равновесия сдвинулся влево на:
Ответ: поршень сдвинулся влево на 2,3 см.
Спрятать критерииКритерии проверки:| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: уравнение Менделеева — Клапейрона, зависимость давления насыщенных паров воды от температуры и закон Дальтона, условие равновесия поршня); II) описаны все вводимые в решение буквенные обозначения физических величин (за исключением, возможно, обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений, используемых в условии задачи); III) проведены необходимые математические преобразования (допускается вербальное указание на их проведение) и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. | 3 |
| Правильно записаны необходимые положения теории и физические законы, закономерности, проведены необходимые преобразования и представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. Но имеется один из следующих недостатков. Записи, соответствующие одному или обоим пунктам — II и III, — представлены не в полном объеме или отсутствуют. ИЛИ При ПОЛНОМ правильном решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты, не заключены в скобки, рамку и т. п.). ИЛИ При ПОЛНОМ решении в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца. ИЛИ При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка. | 2 |
| Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа. ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
Ответ: поршень сдвинулся влево на 2,3 см.
разделенном на две части тонким поршнем, который может двигаться без трения, находится идеальный газ при температуре 
и давлении 
в количествах 
слева и 
справа от поршня. В правую часть цилиндра впрыснули 
жидкой воды, а затем нагрели всю систему до температуры 
На сколько и в какую сторону сдвинулся поршень в результате установления равновесия?
