01 Молекулярно – кинетическая теория
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
При изобарном нагревании идеального газа на 400 К его объём увеличился втрое. Определите конечную абсолютную температуру газа. Количество вещества газа постоянно.
Источники:
Поскольку процесс изобарный, то по закону Гей-Люссака
где ,
– начальный и конечный объёмы газа,
,
– начальная и конечная температуры газа
По условию объём увеличился втрое и газ нагрелся на 400 К , значит, имеем = 3
и
=
+ 400
Получаем
Находим начальную температу газа
Теперь, зная начальную температуру, найдём конечную температуру газа
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: | 2 |
I) записаны положения теории и физические законы, | |
закономерности, применение которых необходимо для решения | |
задачи выбранным способом (в данном случае: уравнение Менделеева-Клапейрона для связи параметров состояний, либо закон Шарля); | |
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) представлены необходимые математические преобразования, | |
приводящие к правильному ответу; | |
IV) представлен правильный ответ | |
Правильно записаны все необходимые положения теории, | 1 |
физические законы, закономерности, и проведены преобразования, | |
направленные на решение задачи, но имеется один или несколько | |
из следующих недостатков. | |
| |
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном | |
объёме или отсутствуют. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В необходимых математических преобразованиях допущены | |
ошибки, и (или) в математических преобразованиях пропущены | |
логически важные шаги. | |
И (ИЛИ)
| |
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе | |
в записи единиц измерения величины) |
|
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | |
Максимальный балл | 2 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
При изохорном нагревании идеального газа на 300 К его давление удвоилось. Какова была первоначальная абсолютная температура газа? Количество вещества газа постоянно.
Источники:
Поскольку процесс изохорный, то по закону Шарля
где ,
– начальное и конечное давление газа,
,
– начальная и конечная температуры газа
По условию давление увеличилось вдвое и газ нагрелся на 300 К , значит, имеем = 2
и
=
+ 300
Получаем
Находим начальную температу газа
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: | 2 |
I) записаны положения теории и физические законы, | |
закономерности, применение которых необходимо для решения | |
задачи выбранным способом (в данном случае: уравнение Менделеева-Клапейрона для связи параметров состояний, либо закон Шарля); | |
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) представлены необходимые математические преобразования, | |
приводящие к правильному ответу; | |
IV) представлен правильный ответ | |
Правильно записаны все необходимые положения теории, | 1 |
физические законы, закономерности, и проведены преобразования, | |
направленные на решение задачи, но имеется один или несколько | |
из следующих недостатков. | |
| |
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном | |
объёме или отсутствуют. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В необходимых математических преобразованиях допущены | |
ошибки, и (или) в математических преобразованиях пропущены | |
логически важные шаги. | |
И (ИЛИ)
| |
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе | |
в записи единиц измерения величины) |
|
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | |
Максимальный балл | 2 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
При изохорном нагревания гелия на 450 К его давление увеличилось в два раза. Какова начальная абсолютная температура газа? Количество вещества газа постоянно.
Воспользуемся законом Шарля
где и
– начальное и конечное давления,
и
– начальная и конечная температуры.
Кроме того (
– изменение температуры )
Объединим три формулы и выразим начальную
температуру
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: | 2 |
I) записаны положения теории и физические законы, | |
закономерности, применение которых необходимо для решения | |
задачи выбранным способом (в данном случае: уравнение Менделеева-Клапейрона для связи параметров состояний, либо закон Шарля); | |
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) представлены необходимые математические преобразования, | |
приводящие к правильному ответу; | |
IV) представлен правильный ответ | |
Правильно записаны все необходимые положения теории, | 1 |
физические законы, закономерности, и проведены преобразования, | |
направленные на решение задачи, но имеется один или несколько | |
из следующих недостатков. | |
| |
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном | |
объёме или отсутствуют. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В необходимых математических преобразованиях допущены | |
ошибки, и (или) в математических преобразованиях пропущены | |
логически важные шаги. | |
И (ИЛИ)
| |
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе | |
в записи единиц измерения величины) |
|
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | |
Максимальный балл | 2 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Идеальный газ изохорно нагревают так, что его температура изменяется на а давление – в 1,8 раза. Масса
газа постоянна. Найдите начальную температуру газа.
Источники:
Распишем закон изохорного процесса:
По условию задачи:
Значит и температуры имеют такое соотношение:
Также знаем, что
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Идеальный газ изохорно нагревают так, что его температура изменяется на а давление – в 1,8 раза. Масса
газа постоянна. Найдите конечную температуру газа.
Источники:
Распишем закон изохорного процесса:
По условию задачи:
Значит и температуры имеют такое соотношение:
Также знаем, что
Конечная температура газа:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Известно, что в результате перехода разреженного воздуха в сосуде из состояния 1 в состояние 2 (см. рисунок) объем газа не
изменился. Кран у сосуда был закрыт неплотно, и сквозь него мог просачиваться воздух. Рассчитайте отношение числа
молекул газа в сосуде в конце и начале опыта. Воздух считать идеальным газом.
Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона для двух начала и конца опыта:
где - давление газа в точке
- объем сосуда в точке
- количество вещества в точке
-
универсальная газовая постоянная,
- абсолютная температура в точке
Разделим одно уравнение на друго и выразим оттуда отношение :
Количество вещества прямо пропорционально количеству молекул: , где
- количество молекул,
- число
Авогадро. С учетом того, что объем не менялся (
):
С учетом того, что :
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: | 2 |
I) записаны положения теории и физические законы, | |
закономерности, применение которых необходимо для решения | |
задачи выбранным способом (в данном случае: уравнение Менделеева-Клапейрона); | |
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) представлены необходимые математические преобразования, | |
приводящие к правильному ответу; | |
IV) представлен правильный ответ | |
Правильно записаны все необходимые положения теории, | 1 |
физические законы, закономерности, и проведены преобразования, | |
направленные на решение задачи, но имеется один или несколько | |
из следующих недостатков. | |
| |
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном | |
объёме или отсутствуют. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В необходимых математических преобразованиях допущены | |
ошибки, и (или) в математических преобразованиях пропущены | |
логически важные шаги. | |
И (ИЛИ)
| |
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе | |
в записи единиц измерения величины) |
|
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | |
Максимальный балл | 2 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В результате перехода разреженного воздуха в сосуде из состояния 1 в состояние 2 (см. рисунок) температура воздуха повысилась в
2 раза. Кран у сосуда был закрыт неплотно, и сквозь него мог просачиваться воздух. Рассчитайте отношение числа молекул
газа в сосуде в конце и начале опыта. Воздух считать идеальным газом.
Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона для двух начала и конца опыта:
где - давление газа в точке
- объем сосуда в точке
- количество вещества в точке
-
универсальная газовая постоянная,
- абсолютная температура в точке
Разделим одно уравнение на друго и выразим оттуда отношение :
Количество вещества прямо пропорционально количеству молекул: , где
- количество молекул,
- число
Авогадро. Тогда:
С учетом того, что :
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: | 2 |
I) записаны положения теории и физические законы, | |
закономерности, применение которых необходимо для решения | |
задачи выбранным способом (в данном случае: уравнение Менделеева-Клапейрона); | |
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) представлены необходимые математические преобразования, | |
приводящие к правильному ответу; | |
IV) представлен правильный ответ | |
Правильно записаны все необходимые положения теории, | 1 |
физические законы, закономерности, и проведены преобразования, | |
направленные на решение задачи, но имеется один или несколько | |
из следующих недостатков. | |
| |
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном | |
объёме или отсутствуют. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В необходимых математических преобразованиях допущены | |
ошибки, и (или) в математических преобразованиях пропущены | |
логически важные шаги. | |
И (ИЛИ)
| |
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе | |
в записи единиц измерения величины) |
|
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | |
Максимальный балл | 2 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Известно, что в результате перехода разреженного воздуха в сосуде из состояния 1 в состояние 2 (см. рисунок) объем газа не
изменился. Кран у сосуда был закрыт неплотно, и сквозь него мог просачиваться воздух. Рассчитайте отношение числа
молекул газа в сосуде в конце и начале опыта. Воздух считать идеальным газом.
Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона для двух начала и конца опыта:
где - давление газа в точке
- объем сосуда в точке
- количество вещества в точке
-
универсальная газовая постоянная,
- абсолютная температура в точке
Разделим одно уравнение на друго и выразим оттуда отношение :
Количество вещества прямо пропорционально количеству молекул: , где
- количество молекул,
- число
Авогадро. С учетом того, что объем не менялся (
):
С учетом того, что :
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: | 2 |
I) записаны положения теории и физические законы, | |
закономерности, применение которых необходимо для решения | |
задачи выбранным способом (в данном случае: уравнение Менделеева-Клапейрона); | |
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) представлены необходимые математические преобразования, | |
приводящие к правильному ответу; | |
IV) представлен правильный ответ | |
Правильно записаны все необходимые положения теории, | 1 |
физические законы, закономерности, и проведены преобразования, | |
направленные на решение задачи, но имеется один или несколько | |
из следующих недостатков. | |
| |
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном | |
объёме или отсутствуют. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В необходимых математических преобразованиях допущены | |
ошибки, и (или) в математических преобразованиях пропущены | |
логически важные шаги. | |
И (ИЛИ)
| |
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе | |
в записи единиц измерения величины) |
|
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | |
Максимальный балл | 2 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На рисунке показан циклический процесс, совершаемый над идеальным газом, причем 1 - 2 – изохорный, 2 - 3 – изобарный процессы.
Температуры газа в точках 1 и 3 равны соответственно К и
К. Найдите температуру
газа в точке 2. Масса
газа постоянна.
Для изохорного процесса по закону Шарля справедливо:
Для изобарного процесса по закону Гей-Люссака справедливо:
Точки 1 и 3 находятся на прямой, выходящей из 0, следовательно, это прямая пропорциональность, то есть:
Так как и
, то последнее соотношение можно переписать в виде:
Следовательно, правые части первой и второй формулы равны:
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: | 2 |
I) записаны положения теории и физические законы, | |
закономерности, применение которых необходимо для решения | |
задачи выбранным способом (в данном случае: законы, описывающие изменение параметров в изопроцессах (либо связь параметров состояний через уравнение Менделеева-Клапейрона), описание процесса прямой пропорциональности); | |
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) представлены необходимые математические преобразования, | |
приводящие к правильному ответу; | |
IV) представлен правильный ответ | |
Правильно записаны все необходимые положения теории, | 1 |
физические законы, закономерности, и проведены преобразования, | |
направленные на решение задачи, но имеется один или несколько | |
из следующих недостатков. | |
| |
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном | |
объёме или отсутствуют. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В необходимых математических преобразованиях допущены | |
ошибки, и (или) в математических преобразованиях пропущены | |
логически важные шаги. | |
И (ИЛИ)
| |
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе | |
в записи единиц измерения величины) |
|
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | |
Максимальный балл | 2 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В цилиндре под поршнем находится газ. Чтобы поршень оставался в неизменном положении при увеличении абсолютной
температуры газа в 2 раза, на него следует положить груз массой 10 кг. Площадь поршня Найдите первоначальное давление
газа.
Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона:
где — давление газа,
— объём,
— количество вещества,
— универсальная газовая постоянная,
— абсолютная
температура.
Так как температура увеличилась в два раза при постоянном объёме, то давление увеличилось тоже в два раза.
По второму закону Ньютона для первого случая:
Для второго случая
Вычитая уравнения
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Идеальный одноатомный газ в количестве моль находится в равновесии в вертикальном цилиндре под поршнем массой
кг и площадью
см
Трение между поршнем и стенками цилиндра отсутствует. Внешнее атмосферное давление
Па. В результате охлаждения газа поршень опустился на высоту
, а температура газа понизилась на
К.
Какова величина
?
Рассматриваемый процесс — изобарный (так как поршень подвижный и количество вещества газа не изменяется).
Запишем уравнение Менделеева–Клапейрона:
где — давление газа под поршнем,
— изменение объема газа.
Запишем второй закон Ньютона:
где – сила давления газа,
– сила давления атмосферы,
– ускорение поршня.
В состоянии покоя . Спроецируем второй закон Ньютона в вертикальную ось:
где — ускорение свободного падения.
Изменение объема, занимаемого газом, после сообщения теплоты равно:
Подставим (3), (2) в (1):
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: | 2 |
I) записаны положения теории и физические законы, | |
закономерности, применение которых необходимо для решения | |
задачи выбранным способом (в данном случае: записано уравнение Менделеева-Клапейрона, второй закон Ньютона в векторном виде и проекции на выбранные координатные оси); | |
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) представлены необходимые математические преобразования, | |
приводящие к правильному ответу; | |
IV) представлен правильный ответ | |
Правильно записаны все необходимые положения теории, | 1 |
физические законы, закономерности, и проведены преобразования, | |
направленные на решение задачи, но имеется один или несколько | |
из следующих недостатков. | |
| |
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном | |
объёме или отсутствуют. | |
И (ИЛИ)
| |
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение | |
(возможно, неверные), которые не отделены от решения | |
и не зачёркнуты. | |
И (ИЛИ)
| |
В необходимых математических преобразованиях допущены | |
ошибки, и (или) в математических преобразованиях пропущены | |
логически важные шаги. | |
И (ИЛИ)
| |
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе | |
в записи единиц измерения величины) |
|
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | |
Максимальный балл | 2 |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На графике представлен процесс происходящий с постоянный количеством одноатомного идеального газа. В начальный
момент времени (1) давление, объём и температура газа равны соответственно: .
1. Определите какие процессы (1-2, 2-3, 3-4) происходят с газом и назовите их.
2. Определите значения давления и температуры в точках 2, 3 и 4 через начальные параметры и
.
3. Постройте графики процессов в координатах и
с учетом значений, полученных в п.2.
Источники:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На график представлен процесс происходящий с постоянный количеством одноатомного идеального газа.
1. Объясните, как изменяются объём и температура в процессах 1-2, 2-3, 3-4, 4-1
2. Постройте график данного циклического процесса (1-2-3-4-1) в координатах: ,
,
Источники: