04 Молекулярная физика. Тепловые явления - Каталог заданий по ЕГЭ

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#86211Максимум баллов за задание: 3

Ученик поставил на электроплитку калориметр со льдом и стал его нагревать. Масса льда равна 0,5 кг. Сразу после того, как лёд начал плавиться, ученик изменил мощность электроплитки. По результатам эксперимента он построил график зависимости температуры вещества от времени (см. рисунок). Во сколько раз ученик изменил мощность электроплитки? Теплоёмкостью калориметра и тепловыми потерями в окружающую среду пренебречь. Массу вещества считать постоянной. Ответ обоснуйте, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

Показать ответ и решение

Количество теплоты, полученное льдом от электроплитки равно

Q =P τ,

где $P$ – мощность, $τ$ – время.
Количество теплоты, необходимое для нагрева льда

Q1 = c1mΔt,

где $c1$ – удельная теплоёмкость льда, $m$ – масса, $Δt$ – изменение температуры.
Количество теплоты, необходимое для нагрева воды

Q2 = c2mΔt,

где $c2$ – удельная теплоёмкость воды.
Тогда при нагреве льда

∘ ∘ P1τ = c1mΔt1 ⇒ P1 = c1mΔt1-= 2100 Д-ж/(кг⋅-C)⋅0,5 кг⋅20-C-= 350 Вт τ1 60 с

При нагреве нагреве воды

P τ = c mΔt ⇒ P = c2mΔt2-= 4200 Д-ж/(кг⋅∘C)⋅0,5 кг⋅40∘C-= 700 Вт 2 2 2 2 τ2 120 с

Тогда мощность увеличится в 2 раза.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: сказано, во сколько раз меняется мощность)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: формула связи мощности и энергии, формула количества теплоты при нагреве тела)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

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.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём 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.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 2#100652Максимум баллов за задание: 3

На графике зависимости температуры $t$ от количества теплоты $Q$ представлены процессы для двух тел одинаковой массы, первоначально находящихся в жидком агрегатном состоянии. Каждое тело находится в отдельном сосуде, под поршнем. Сравните удельные теплоёмкости тел в жидком состоянии, удельные теплоемкости в газообразном состоянии, температуры кипения тел, а также удельные теплоты парообразования

$PIC$

Источники: Школково. Тренировочные задания

Показать ответ и решение

$PIC$

Рассмотрим участки нагревания жидкости обоих тел(участки $AB$ , $AF$ ). Вспомним формулу, характеризующую количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела:

Q= cm Δt,

где $c$ - удельная теплоемкость вещества, $m$ - его масса, $Δt$ - на сколько начальная температура вещества отличается от конечной.
Из графика видно, что телам предоставили равное количество теплоты на нагревание, поэтому

Q = Q , AF AB

cAFm ΔtAF = cABm ΔtAB,

где $cAF$ - удельная теплоемкость тела 1 в жидком состоянии, $cAB$ - удельная теплоемкость тела 2 в жидком состоянии, $ΔtAF$ - изменение температуры тела 1 на участке $AF$ , $ΔtAB$ - изменение температуры тела 2 на участке $AB$ .
Тогда

c Δt cAF-= ΔtAB-> 1. AB AF

Поэтому удельная теплоемкость тела 1 в жидком состоянии больше, чем у тела 2.
Теперь рассмотрим участки кипения тел( $BC$ , $FG$ ). Вспомним формулу, характеризующую количество теплоты, которое необходимо для перевода тела из жидкого в газообразное состояние:

Q = Lm,

где $L$ – удельная теплота парообразования, $m$ – масса тела.
Для парообразования характерно постоянство температуры в течении всего процесса. Поэтому температура кипения второго тела больше, чем у первого.
За счёт того, что массы у двух тел одинаковые, удельные теплота парообразования прямо пропорциональна количеству теплоты.

m = QBC-, BC LBC

QFG- mF G = LFG ,

mBC = mF G,

QBC- = QF-G, LBC LF G

LFG- QF-G LBC = QBC > 1.

Поэтому удельная теплота парообразования тела 1 больше, чем у тела 2.
Рассмотрим участки нагревания газообразных состояний обоих тел(участки $CD$ , $GT$ ). Вспомним формулу, характеризующую количество теплоты, которое необходимо для нагревания газа:

Q= cm Δt,

где $c$ - удельная теплоемкость вещества, $m$ - его масса, $Δt$ - на сколько начальная температура вещества отличается от конечной.
Нам дан график зависимости $t(Q)$ . $t = Q--+t0 cm$ , где $t$ - температура в момент измерения, $t0$ - температура в начальном состоянии.
Производная по $Q$ : $1-- cm$ даёт угол наклона кривых $CD$ , $GT$ . Поэтому чем больше угол наклона, тем меньше удельная теплоемкость.
Поэтому удельная теплоемкость тела 2 в газообразном состоянии больше, чем у тела 1.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 3#11039Максимум баллов за задание: 3

Чтобы вода в резервуаре быстрее закипела, источник тепла всегда помещают внизу. Желая охладить кастрюлю с горячей водой как можно быстрее, кастрюлю поставили на лёд. Является ли такой способ эффективным? Ответ поясните, указав какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.

Показать ответ и решение

Нагреватель ставится внизу, потому что нагретые слои воды, как более легкие, поднимаются вверх и таким образом достигается наиболее эффективное перемешивание и нагревание всей воды (по такому же принципу работает батарея в комнате). При охлаждении же дело происходит как раз наоборот: более холодные слои воды, как более тяжелые, опускаются вниз. Поэтому если поместить холодильник внизу, то перемешивания не будет, и остывание будет идти очень долго. Для более быстрого охлаждения надо поместить лед сверху.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: дан ответ на поставленный вопрос)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: описана конвекция жидкости и газа из-за разности температур)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

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.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём 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.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 4#11038Максимум баллов за задание: 3

Сжиженные газы с низкими температурами кипения хранят в открытых теплоизолированных резервуарах при нормальном давлении, с контактом с атмосферой. При таком хранении потери на испарение, отнесённые к единице массы сжиженного газа, уменьшаются при увеличении объёма сосуда. Объясните причины вышеизложенного, основываясь на известных физических законах и закономерностях.

Показать ответ и решение

1) Даже при хорошей теплоизоляции невозможно устранить полностью подвод тепла к сжиженным газам, значит, будет некоторое испарение вещества, потому что температура кипения таких газов ниже температуры атмосферы и существует теплопроводность.
2) Так как существует испарение, то в закрытых сосудах будет повышаться давление, что приведет к взрыву, поэтому газ хранят в открытых сосудах.
3) Подвод тепла к газу через стенки сосуда пропорционален площади стенок сосуда, а его масса пропорциональна объему. Объем же в свою очередь пропорционален кубу размеров сосуда. Поэтому с увеличением объема уменьшается испарение на единицу массы.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: п. 1-3)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: описание процессов теплопроводности и испарения, а также возможных последствий герметизации сосудов со сжиженными газами и причины уменьшения потерь на испарение при увеличении размеров сосуда)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

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.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём 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.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3