Тема . №24 МКТ. Термодинамика (Расчетная задача высокого уровня сложности)

.01 МКТ

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №24 мкт. термодинамика (расчетная задача высокого уровня сложности)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#20133

В камере, заполненной азотом, при температуре T0 = 300  К находится открытый цилиндрический сосуд (см. рис. 1). Высота сосуда L = 50  см. Сосуд плотно закрывают цилиндрической пробкой и охлаждают до температуры T1  . В результате расстояние от дна сосуда до низа пробки становится равным h =40  см (см. рис. 2). Затем сосуд нагревают до первоначальной температуры  T0  . Расстояние от дна сосуда до низа пробки при этой температуре становится равным H = 46  см см. рис. 3). Чему равно T1  ? Величину силы трения между пробкой и стенками сосуда считать одинаковой при движении пробки вниз и вверх. Массой пробки пренебречь. Давление азота в камере во время эксперимента поддерживается постоянным.

PIC

Источники: Демидова 2019 | Основная волна 2014

Показать ответ и решение

Пусть p0  – давление азота в камере; p1  – давление в сосуде в ситуации на рис. 2; p2  – давление в сосуде при температуре    T0  в конце опыта; S  – площадь горизонтального сечения сосуда.
Параметры азота в сосуде в первоначальном состоянии и при температуре T1  связаны равенством, следующим из уравнения Клапейрона — Менделеева:

p1hS-= p0LS-⇒ p1 = p0LT1
 T1    T0          hT0

Условие равновесия пробки при температуре T1  :

p0S − Fтр− p1S = 0⇒ F тр = (p0− p1)S.

Параметры азота в сосуде в первоначальном и конечном состояниях также связаны равенством, следующим из уравнения Клапейрона — Менделеева:

pHS    p LS         L
-2T0--= -0T0--⇒ p2 = p0H-.

Условие равновесия пробки в конечном состоянии: p2S − Fтр− p0S = 0,  откуда

p2 = p0+ Fтр =p0+ p0− p1 = 2p0− p1 = 2p0− p0LT1
         S                               hT0

Приравнивая друг другу два выражения для p2,  получаем равенство

                     (      )
L-= 2− LT1-⇒ T  = T h- 2− L-  ≈219 К
H       hT0   1    0L     H
Ответ:

-L     h(    L-)
H  = T0L  2− H   ≈219 К

Критерии оценки

Критерии оценивания выполнения задачи

Баллы

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

3

I) записаны положения теории и физические законы,

закономерности, применение которых необходимо для решения

задачи выбранным способом (в данном случае: уравнение Клапейрона – Менделеева; условие равновесия тела, движущегося поступательно);

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 и

расчёты, приводящие к правильному числовому ответу

(допускается решение «по частям» с промежуточными

вычислениями);

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения

искомой величины

Правильно записаны все необходимые положения теории,

2

физические законы, закономерности, и проведены необходимые

преобразования, но имеется один или несколько из следующих

недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном

объёме или отсутствуют.

И (ИЛИ)

В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно,

неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены

в скобки, рамку и т.п.).

И (ИЛИ)

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях

допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не

доведены до конца.

И (ИЛИ)

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка

Представлены записи, соответствующие одному из следующих

1

случаев.

Представлены только положения и формулы, выражающие

физические законы, применение которых необходимо для решения

задачи, без каких-либо преобразований с их использованием,

направленных на решение задачи, и ответа.

ИЛИ

В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая

для решения 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 задачи

(или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена

ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с

имеющимися формулами, направленные на решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным

0

критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл

3

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!