РЕШУ ЕГЭ — физика

Задания

В стеклянном цилиндре под поршнем при комнатной температуре $t_0$ находится только водяной пар. Первоначальное состояние системы показано точкой на pV-диаграмме. Медленно перемещая поршень, объем V под поршнем изотермически уменьшают от $4V_0$ до $V_0.$ Когда объем V достигает значения $2V_0,$ на внутренней стороне стенок цилиндра выпадает роса. Постройте график зависимости давления p в цилиндре от объема V на отрезке от $V_0$ до $4V_0.$ Укажите, какими закономерностями Вы при этом воспользовались.

Решение. 1.  На участке от $4V_0$ до $2V_0$ давление под поршнем при сжатии растет, подчиняясь закону Бойля  — Мариотта. На участке от $2V_0$ до $V_0$ давление под поршнем постоянно (давление насыщенного пара на изотерме).

На участке от $4V_0$ до $2V_0$ график $p левая круглая скобка V правая круглая скобка$   — фрагмент гиперболы, на участке от $2V_0$ до $V_0$   — горизонтальный отрезок прямой (для экспертов: отсутствие названий не снижает оценку, названия помогают оценке графика, сделанного от руки).

2.  В начальном состоянии $V = 4V_0$ под поршнем находится ненасыщенный водяной пар, при сжатии число молекул пара неизменно, пока на стенках сосуда не появится роса. В момент появления росы пар становится насыщенным, его давление равно pн. Поэтому на участке от $4V_0$ до $2V_0$ давление под поршнем растет, подчиняясь закону Бойля  — Мариотта: $pV = const,$ то есть $p \sim 1/V.$

График зависимости $p левая круглая скобка V правая круглая скобка$   — фрагмент гиперболы.

3.  После того как на стенках сосуда появилась роса, пар при медленном изотермическом сжатии остается насыщенным, в том числе при $V = V_0.$ При этом количество вещества пара уменьшается, а количество вещества жидкости увеличивается (идет конденсация пара). Поэтому график $p левая круглая скобка V правая круглая скобка$ на участке от $2V0$ до $V_0$ будет графиком константы, то есть отрезком горизонтальной прямой.

Критерии проверки:

Критерии оценивания выполнения задания	Баллы
Приведен правильный ответ (в данном случае  — график зависимости давления под поршнем от объема при постоянной температуре, где верно указаны числовые данные п. 1) и представлено полное верное объяснение (в данном случае  — п. 2, 3) с указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае  — конденсация пара, зависимость давления насыщенного пара только от температуры, закон Бойля  — Мариотта для ненасыщенного пара).	3
Дан правильный ответ и приведено объяснение, но в решении содержится один из следующих недостатков. В объяснении не указаны одно из явлений или один из физических законов, необходимых для полного верного объяснения. ИЛИ Объяснения представлены не в полном объеме или в них содержится один логический недочет.	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