Каким образом установка батарей отопления под окном помогает выравниванию температур в комнате в зимнее время? Ответ поясните, используя физические закономерности.
Решение. 1. Перемешивание воздуха и выравнивание его температуры в комнате при работающих батареях происходит за счет конвекции.
2. В соответствии с уравнением Клапейрона — Менделеева, 
или 
плотность 
воздуха при одном и том же значении p выше у холодного воздуха и ниже у теплого воздуха. Поэтому воздух, нагретый батареей, в соответствии с законом Архимеда поднимается вверх, к окну, а воздух, остывший от соприкосновения с холодным стеклом окна, опускается к батарее для нагрева. Это перемешивание выравнивает температуру в комнате.
| Критерии оценивания ответа на задание С1 | Баллы |
|---|---|
| Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы: — верно указаны физические явления и законы (в данном случае — конвекция, зависимость плотности газа от температуры при постоянном давлении, закон Архимеда) и дан верный ответ; — приведены рассуждения, приводящие к правильному ответу. | 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 |
| Максимальное количество баллов | 3 |
от нормального атмосферного давления) и над водой возникнет «торричеллиева пустота», заполненная насыщенным водяным паром, только если высота водяного столба будет примерно 10 метров.
где N — число молекул газа, его объем также не меняется; процесс является изохорным. При этом давление газа увеличивается. Соответственно, для изохорного процесса 
температура газа увеличивается.
зависимость давления от объема — обратно пропорциональная. По закону Авогадро 
при прямой пропорциональной зависимости p(n) абсолютная температура газа не изменяется; процесс является изотермическим.
делаем вывод, что абсолютная температура газа не меняется, то есть процесс является изотермическим. При этом концентрация газа увеличивается, а так как 
то при неизменной массе (а значит по формулам 
и 
число молекул N не меняется) объем газа уменьшается.
температура газа должна также увеличится.
а в открытом колене опустилось на такую же величину 
Давление воздуха в закрытой трубке и давления поднявшегося столбика ртути уравновешивается атмосферным давлением, то есть 
в результате чего установится новое положение равновесия.
следует, что давление газа уменьшилось в 2 раза и стало равным соответственно 
и 
По закону Дальтона в первых двух сосудах после закрытия крана установившееся давление будет равно
Таким образом, давление в третьем сосуде увеличилось при неизменных температуре и объеме. По закону Клапейрона-Менделеева 
при увеличении давления газа количество вещества увеличится.
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. За длительный промежуток времени температура воздуха в комнате уменьшилась до 
Будет ли при охлаждении 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.
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.
Следовательно, температура газа тоже увеличивается, поскольку 
где ν — количество вещества газа. Давление газа не изменяется, поэтому процесс является изобарным, и согласно закону Гей-Люссака 
объём газа также увеличивается. Тогда работа газа 
По первому закону термодинамики 
В этом процессе газ получает количество теплоты.
то есть процесс изотермический: 
Так как давление газа растёт, то согласно закону Бойля — Мариотта 
объём газа уменьшается, то есть газ совершает отрицательную работу: 
Значит, 
и газ отдаёт количество теплоты.
теплового движения молекул газа от объёма V постоянного количества υ молей одноатомного идеального газа. Опишите, как изменяются температура T, давление p и концентрация n газа в процессах 1–2 и 2–3. Укажите, какие закономерности Вы использовали для объяснения.
В соответствии с уравнением Менделеева-Клапейрона 
Следовательно, в соответствии с только что полученным равенством, в этом процессе давление газа не изменяется. Поскольку средняя кинетическая энергия молекул в этом процессе возрастает, температура газа увеличивается. 
Следовательно, температура газа остаётся постоянной. Поскольку в этом процессе объём газа увеличивается при постоянной температуре, в соответствии с уравнением Менделеева-Клапейрона давление газа уменьшается.