СДАМ ГИА: РЕШУ ЕГЭ
Образовательный портал для подготовки к экзаменам
Физика
≡ физика
сайты - меню - вход - новости




Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Задание 28 № 7199

В вертикальном цилиндре с гладкими стенками под массивным металлическим поршнем находится идеальный газ. В первоначальном состоянии 1 поршень опирается на жёсткие выступы на внутренней стороне стенок цилиндра (рис. 1), а газ занимает объём V0 и находится под давлением p0, равным внешнему атмосферному. Его температура в этом состоянии равна T0. Газ медленно нагревают, и он переходит из состояния 1 в состояние 2, в котором давление газа равно 2p0, а его объём равен 2V0 (рис. 2). Количество вещества газа при этом не меняется. Постройте график зависимости объёма газа от его температуры при переходе из состояния 1 в состояние 2. Ответ поясните, указав, какие явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

Решение.

1. Определим температуру конечного состояния газа. Запишем уравнение Клапейрона — Менделеева для газа в состояниях 1 и 2:

 

 

откуда

2. Покажем силы, приложенные к поршню, когда он уже не опирается на выступы на стенках цилиндра. Сила тяжести и сила давления на поршень со стороны атмосферы постоянны. Поскольку поршень перемещается медленно, сумму приложенных к нему сил считаем равной нулю. Отсюда следует, что сила давления на поршень со стороны газа тоже постоянна. Значит, её модуль ( — площадь горизонтального сечения поршня) при любом положении поршня выше первоначального. Таким образом, при процесс нагревания газа изобарный . Определим температуру начала этого процесса :

 

 

откуда

3. На отрезке температур процесс нагревания газа изохорный давление газа с ростом его температуры при нагревании увеличивается от до

4. Ответ:

а) при

б) при объём газа меняется от до по закону

График, изображающий зависимости из пп. а) и б), представляет собой ломаную линию:

Источник: Де­мон­стра­ци­он­ная вер­сия ЕГЭ—2016 по физике.