Тип 21 № 6016 
Молекулярная физика−электродинамика. Качественная задача. Термодинамика
i
Сейчас люди на праздники стали часто запускать китайские фонарики, представляющие собой легкие бумажные мешки с отверстием внизу, в котором на проволочном каркасе крепится кусок пористого материала, пропитанного горючим. Опишите, основываясь на известных физических законах и закономерностях, что будет происходить с фонариком после поджигания горючего. Укажите опасности, связанные с запуском фонарика.
Решение. 1. При горении будет выделяться теплота, и газообразные продукты горения будут нагреваться — будет видно яркое пламя, фонарик будет светиться.
2. Согласно уравнению Клапейрона — Менделеева, плотность газа 
при постоянном давлении p с ростом температуры Т уменьшается, и горячие продукты горения выталкиваются более холодным и тяжелым окружающим воздухом вверх, заполняя фонарик (здесь μ — молярная масса газа, а R — универсальная газовая постоянная).
3. Когда выталкивающая сила, действующая по закону Архимеда со стороны воздуха в гравитационном поле на фонарик, превысит силу его тяжести, фонарик начнет подниматься вверх.
4. Подъем будет продолжаться до тех пор, пока не выгорит все горючее. После этого горячие газы в фонарике начнут охлаждаться из-за теплообмена с холодным окружающим воздухом, подъемная сила упадет, и фонарик постепенно опустится.
5. При наличии ветра фонарик из-за сил вязкого трения будет двигаться вместе с окружающим его воздухом, и приземление может произойти далеко от точки старта.
6. При запуске фонарика можно обжечься. Фонарик во время полета в городе или в лесу, когда горючее еще не кончилось, может быть отнесен ветром на балконы высотных домов, на кроны деревьев и вызвать пожар.
Критерии проверки:| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|
| Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае п. п. 1–6) и исчерпывающие верные рассуждения с указанием наблюдаемых явлений и закономерностей (в данном случае — выделение теплоты при горении, уменьшение плотности газов при их нагревании, уравнение Клапейрона-Менделеева, закон Архимеда, явление теплообмена масс воздуха с разной температурой, действие на фонарик сил вязкого трения в потоке воздуха, а также указание причины опасности запуска фонариков в городе или в лесу). | 3 |
| Дан правильный ответ и приведено объяснение, но в решении имеются следующие недостатки. 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 т. п.) 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 |
при постоянном давлении p с ростом температуры 
уменьшается, и горячие продукты горения выталкиваются более холодным и тяжелым окружающим воздухом вверх, заполняя фонарик (здесь 
— молярная масса газа, а R — универсальная газовая постоянная).