
В комнате при температуре
и давлении p0 = 105 Па находится горизонтально расположенный цилиндрический сосуд с хорошо проводящими теплоту гладкими стенками, закрытый подвижным поршнем (см. рисунок). Внутри сосуда находится одноатомный газ, а также термометр и барометр. В комнате протопили печь, и температура воздуха в комнате медленно увеличилась до
Будет ли во время нагревания воздуха в комнате смещаться поршень, и если да, то в какую сторону? Как при этом будут изменяться показания приборов? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.
Решение. 1. Так как стенки сосуда хорошо проводят теплоту, то при медленном изменении температуры в комнате содержимое сосуда будет успевать обмениваться количеством теплоты с окружающим воздухом, и температура газа в сосуде изменится так же, как и температура воздуха в комнате, увеличится до температуры
2. Поскольку комната не герметична, то воздух может свободно входить и выходить из неё. Это приводит к тому, что, несмотря на изменение температуры, давление в комнате изменяться не будет и останется равным p0. Как следствие, давление внутри сосуда останется прежним, и показания барометра изменяться не будут и сохранят показания p0.
3. Поскольку масса газа в сосуде неизменна, то, пользуясь уравнением Менделеева–Клапейрона определяем, что при повышении температуры газа в сосуде при неизменном давлении его объём будет увеличиваться, поэтому поршень в сосуде будет смещаться вправо.
Ответ: да, будет смещаться вправо; термометр покажет увеличение температуры, барометр не изменит своих показаний.
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае: увеличение показаний термометра, неизменность показаний манометра, смещение поршня в сосуде вправо) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: хороший теплообмен содержимого сосуда с окружающим воздухом, уравнение Менделеева–Клапейрона). | 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 тому подобное.) 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 тому подобное). 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 | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
PDF-версии: