Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 23 № 7201
i

Теп­ло­изо­ли­ро­ван­ный го­ри­зон­таль­ный сосуд раз­де­лен по­ри­стой пе­ре­го­род­кой на две рав­ные части. В на­чаль­ный мо­мент в левой части со­су­да на­хо­дит­ся \nu=2моль гелия, а в пра­вой  — такое же ко­ли­че­ство моль ар­го­на. Атомы гелия могут про­ни­кать через пе­ре­го­род­ку, а для ато­мов ар­го­на пе­ре­го­род­ка не­про­ни­ца­е­ма. Тем­пе­ра­ту­ра гелия равна тем­пе­ра­ту­ре ар­го­на: T  =  300 К. Опре­де­ли­те от­но­ше­ние внут­рен­них энер­гий газов по раз­ные сто­ро­ны пе­ре­го­род­ки после уста­нов­ле­ния тер­мо­ди­на­ми­че­ско­го рав­но­ве­сия.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

1.  По­сколь­ку сосуд теп­ло­изо­ли­ро­ван и на­чаль­ные тем­пе­ра­ту­ры газов оди­на­ко­вы, то после уста­нов­ле­ния рав­но­ве­сия тем­пе­ра­ту­ра в со­су­де будет равна пер­во­на­чаль­ной, а гелий рав­но­мер­но рас­пре­де­лит­ся по всему со­су­ду. После уста­нов­ле­ния рав­но­ве­сия в си­сте­ме в каж­дой части со­су­да ока­жет­ся по 1 моль гелия: ν1  =  1. В ре­зуль­та­те в со­су­де с ар­го­ном ока­жет­ся 3 моль смеси: ν2  =  ν1 + ν  =  3.

2.  Внут­рен­няя энер­гия од­но­атом­но­го иде­аль­но­го газа про­пор­ци­о­наль­на тем­пе­ра­ту­ре и ко­ли­че­ству молей:

U_1= дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби \nu_1RT_1,

U_2= дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби \nu_2RT_2.

3.  За­пи­шем усло­вие тер­мо­ди­на­ми­че­ско­го рав­но­ве­сия: T1 = T2.

4.  В итоге:

дробь: чис­ли­тель: U_1, зна­ме­на­тель: U_2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: \nu_1, зна­ме­на­тель: \nu_2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

Ответ: дробь: чис­ли­тель: U_1, зна­ме­на­тель: U_2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
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: фор­му­ла для внут­рен­ней энер­гии од­но­атом­но­го иде­аль­но­го газа, усло­вие тер­мо­ди­на­ми­че­ско­го рав­но­ве­сия);

II)  опи­са­ны все вновь вво­ди­мые в ре­ше­нии бук­вен­ные обо­зна­че­ния фи­зи­че­ских ве­ли­чин (за ис­клю­че­ни­ем обо­зна­че­ний кон­стант, ука­зан­ных в ва­ри­ан­те КИМ, обо­зна­че­ний, ис­поль­зу­е­мых в усло­вии за­да­чи, и стан­дарт­ных обо­зна­че­ний ве­ли­чин, ис­поль­зу­е­мых при на­пи­са­нии фи­зи­че­ских за­ко­нов);

III)  про­ве­де­ны не­об­хо­ди­мые ма­те­ма­ти­че­ские пре­об­ра­зо­ва­ния и рас­че­ты, при­во­дя­щие к пра­виль­но­му чис­ло­во­му от­ве­ту (до­пус­ка­ет­ся ре­ше­ние «по ча­стям» с про­ме­жу­точ­ны­ми вы­чис­ле­ни­я­ми);

IV)  пред­став­лен пра­виль­ный ответ.

3
Пра­виль­но за­пи­са­ны все не­об­хо­ди­мые по­ло­же­ния тео­рии, фи­зи­че­ские за­ко­ны, за­ко­но­мер­но­сти, и про­ве­де­ны не­об­хо­ди­мые пре­об­ра­зо­ва­ния. Но име­ют­ся один или не­сколь­ко из сле­ду­ю­щих не­до­стат­ков.

За­пи­си, со­от­вет­ству­ю­щие пунк­ту II, пред­став­ле­ны не в пол­ном объ­е­ме или от­сут­ству­ют.

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 не­об­хо­ди­мых ма­те­ма­ти­че­ских пре­об­ра­зо­ва­ни­ях или вы­чис­ле­ни­ях до­пу­ще­ны ошиб­ки и (или) в ма­те­ма­ти­че­ских пре­об­ра­зо­ва­ни­ях/⁠вы­чис­ле­ни­ях про­пу­ще­ны ло­ги­че­ски важ­ные шаги.

И (ИЛИ)

От­сут­ству­ет пункт IV или в нем до­пу­ще­на ошиб­ка (в том числе в за­пи­си еди­ниц из­ме­ре­ния ве­ли­чи­ны).

2
Пред­став­ле­ны за­пи­си, со­от­вет­ству­ю­щие од­но­му из сле­ду­ю­щих слу­ча­ев.

Пред­став­ле­ны толь­ко по­ло­же­ния и фор­му­лы, вы­ра­жа­ю­щие фи­зи­че­ские за­ко­ны, при­ме­не­ние ко­то­рых не­об­хо­ди­мо для ре­ше­ния дан­ной за­да­чи, без каких-⁠либо пре­об­ра­зо­ва­ний с их ис­поль­зо­ва­ни­ем, на­прав­лен­ных на ре­ше­ние за­да­чи.

ИЛИ

В ре­ше­нии от­сут­ству­ет ОДНА из ис­ход­ных фор­мул, не­об­хо­ди­мая для ре­ше­ния дан­ной 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 дан­ной за­да­чи (или в 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 балл3
Источник: Де­мон­стра­ци­он­ная вер­сия ЕГЭ—2016 по фи­зи­ке
Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ:
Спрятать решение · КритерииСпрятать критерии · Скрыть комментарии · Помощь
Марина Жихарева 10.05.2016 13:27

Что же это за рав­но­ве­сие такое, в ре­зуль­та­те ко­то­ро­го энер­гия в одной части со­су­да уве­ли­чи­лась? Зачем гелию уве­ли­чи­вать внут­рен­нюю энер­гию? В этой си­ту­а­ции дав­ле­ние в ге­ле­во-ар­го­но­вой части за­ста­вит гелий об­рат­но дви­гать­ся.

Антон

В одной части со­су­да энер­гия уве­ли­чи­лась, зато в дру­гой — умень­ши­лась.

Внут­рен­няя энер­гия гелия не из­ме­ни­лась.

В рав­но­ве­сии пар­ци­аль­ное дав­ле­ние гелия оди­на­ко­во с обеих сто­рон пе­ре­го­род­ки, об­рат­но он дви­гать­ся не будет.

Елена Морозова 25.10.2018 18:49

Здрав­ствуй­те! Разве не дол­жен вы­пол­нять­ся тре­тий закон Нью­то­на? Сила дав­ле­ния газа в пра­вой чати со­су­да долж­на ров­нять­ся силе дав­ле­ния в левой части со­су­да. А сле­до­ва­тель­но - долж­но быть рав­ным дав­ле­ние газа на пе­ре­го­род­ку в обеих ча­стях со­су­да. В пра­вой части дав­ле­ние будет скла­ды­вать­ся из пар­ци­аль­но­го дав­ле­ния гелия и пар­ци­аль­но­го дав­ле­ния ар­го­на, а в левой части - дав­ле­ния гелия. Зна­чит, в пра­вой части ока­жет­ся 0.5 моль гелия, а вле­вой - 1.5 моль гелия. На мой взгляд, пра­виль­ный ответ пунк­ты 1 и 5.

Антон

Гелий на пе­ре­го­род­ку не ока­зы­ва­ет дав­ле­ние, для него она про­зрач­на. На пе­ре­го­род­ку давит толь­ко аргон. Из усло­вия сле­ду­ет пред­по­ло­жить, что она за­фик­си­ро­ва­на.

Григорьев Валерий 11.02.2021 23:53

Из того, что сосуд теп­ло­изо­ли­ро­ван и на­чаль­ные тем­пе­ра­ту­ры газов оди­на­ко­вы, НЕ СЛЕ­ДУ­ЕТ, что после уста­нов­ле­ния рав­но­ве­сия тем­пе­ра­ту­ра в со­су­де будет равна пер­во­на­чаль­ной. Дей­стви­тель­но, в ре­аль­ном экс­пе­ри­мен­те тем­пе­ра­ту­ра умень­шит­ся, т.к. при пе­ре­хо­де гелия в дру­гую по­ло­ви­ну со­су­да уве­ли­чи­ва­ет­ся по­тен­ци­аль­ная энер­гия связи ато­мов газа за счет умень­ше­ния ки­не­ти­че­ской энер­гии ато­мов. Толь­ко если счи­тать газ иде­аль­ным, по­тен­ци­аль­ная энер­гия не ме­ня­ет­ся (она во­об­ще равна 0) и по­это­му ки­не­ти­че­ская энер­гия не ме­ня­ет­ся и тем­пе­ра­ту­ра тоже. Но этот мо­мент в обос­но­ва­нии ре­ше­ния не ука­зан. Во­об­ще, опи­сан­ный про­цесс пе­ре­хо­да газа через пе­ре­го­род­ку — не­рав­но­вес­ный про­цесс. Он не яв­ля­ет­ся рав­но­вес­ным, для ко­то­рых спра­вед­ли­вы изу­ча­е­мые в школе фор­му­лы. То есть это не есть изу­ча­е­мый в школе изо­тер­ми­че­ский про­цесс, не есть адиа­ба­ти­че­ский про­цесс. Этот при­мер я бы во­об­ще не давал на ЕГЭ.

Ирина Леонидовна Бочарова

За­да­чи в школь­ном курсе суть очень упро­щен­ные и не­со­вер­шен­ные мо­де­ли ре­аль­ных фи­зи­че­ских яв­ле­ний. Ваши рас­суж­де­ния вы­хо­дят да­ле­ко за рамки школь­но­го курса фи­зи­ки. К тому же для гелия при нор­маль­ной тем­пе­ра­ту­ре будет ин­верс­ный эф­фект Джо­у­ля-Томп­со­на — гелий будет на­гре­вать­ся.



О про­ек­те · Ре­дак­ция · Пра­во­вая ин­фор­ма­ция · О ре­кла­ме
© Гущин Д. Д., 2011—2025