РУҚА
ЕГЭ · физика · решения по теме

Решения заданий ФИПИ ЕГЭ по физике: «Тепловые процессы и машины» — с ответами

Каждая задача темы из открытого банка ФИПИ — с ответом и первыми шагами разбора. Полное решение по шагам и официальный ключ — по ссылкам в карточке.

Задания без решений
103
решений с ответами
2 304
задач в предмете
6
страниц списка
41ФИПИ 58F60D№ 9Повышенная

Нагревание и плавление вещества

Твёрдый образец вещества нагревали в печи. По мере поглощения количества теплоты $Q$ температура образца $t$ росла в соответствии с графиком. Выберите из предложенного перечня все верные…

  1. 1
    На участке 1–2 температура постоянна и равна $961\ ^\circ\mathrm{C}$. Это означает, что происходит плавление вещества.$$t_{\text{пл}}=961\ ^\circ\mathrm{C}$$
  2. 2
    В точке 2 горизонтальный участок заканчивается, поэтому плавление завершено. Утверждения 1 и 2 верны.

Ещё 3 шага — в полном решении

Решение полностьюОтветРешать самому5 шагов в разборе
42ФИПИ 8056B0№ 9Повышенная

Графики охлаждения тел

На рисунке представлены графики зависимости температуры $t$ двух тел одинаковой массы от отданного ими при остывании количества теплоты $Q$. Первоначально тела находились в жидком агрегатном…

  1. 1
    Температуры плавления тел определяются уровнями горизонтальных участков графиков. У второго тела этот уровень в 1,5 раза выше уровня первого тела.$$t_{\text{пл},2}=1{,}5t_{\text{пл},1}$$
  2. 2
    Длина горизонтального участка пропорциональна количеству теплоты, выделившемуся при кристаллизации: $Q=m\lambda$. По графику утверждение о двукратном уменьшении удельной теплоты плавления второго тела неверно.

Ещё 2 шага — в полном решении

Решение полностьюОтветРешать самому4 шага в разборе
43ФИПИ 856FEB№ 9Повышенная

Анализ графиков нагревания тел

На рисунке представлены графики зависимости температуры $t$ двух тел одинаковой массы от сообщённого количества теплоты $Q$. Каждое тело находится в сосуде под поршнем. Первоначально тела находились…

  1. 1
    Температура кипения определяется уровнем горизонтального участка графика. У первого тела этот уровень выше, поэтому утверждение 1 неверно.$$t_{\text{кип},1}>t_{\text{кип},2}$$
  2. 2
    На участке нагревания жидкости наклон графика $t(Q)$ обратно пропорционален удельной теплоёмкости. График первого тела имеет больший наклон, значит его удельная теплоёмкость меньше. Поэтому удельные теплоёмкости тел не равны, а…$$\frac{\Delta t}{\Delta Q}=\frac{1}{mc}$$

Ещё 2 шага — в полном решении

Решение полностьюОтветРешать самому4 шага в разборе
44ФИПИ 8AB566№ 9Базовая

Плавление свинца

Какое количество теплоты необходимо для того, чтобы расплавить 2 кг свинца, взятого при температуре плавления?

  1. 1
    Свинец взят при температуре плавления, поэтому теплота расходуется только на его плавление.$$Q = \lambda m$$
  2. 2
    Подставим удельную теплоту плавления свинца и массу:$$Q = 25\ \text{кДж/кг} \cdot 2\ \text{кг} = 50\ \text{кДж}$$
Решение полностьюОтветРешать самому2 шага в разборе
45ФИПИ B9A49E№ 9Повышенная

Кипение воды в кастрюле

Стальную кастрюлю, наполовину наполненную водой и закрытую лёгкой крышкой, поставили на огонь, воду в ней довели до кипения и кипятили в течение некоторого времени. Атмосферное давление в помещении…

  1. 1
    До достижения температуры кипения вода нагревается. При повышении температуры увеличивается давление насыщенного водяного пара, поэтому утверждение 3 верно.$$p_{\text{нас}}=p_{\text{нас}}(T),\quad \frac{dp_{\text{нас}}}{dT}>0$$
  2. 2
    Во время кипения при постоянном атмосферном давлении температура воды остаётся постоянной: подводимая теплота расходуется на парообразование. Поэтому утверждение 2 неверно.

Ещё 3 шага — в полном решении

Решение полностьюОтветРешать самому5 шагов в разборе
46ФИПИ C3E090№ 9Повышенная

Графики нагревания тел

На рисунке представлены графики зависимости температуры $t$ двух тел одинаковой массы от сообщённого им количества теплоты $Q$. Первоначально тела находились в твёрдом агрегатном состоянии…

  1. 1
    Температура плавления определяется уровнем горизонтального участка графика. Для первого тела этот уровень в 2 раза ниже уровня плавления второго тела.$$t_{\text{пл},1}=\dfrac{1}{2}t_{\text{пл},2}$$
  2. 2
    Количество теплоты, затраченное на плавление, определяется длиной горизонтального участка по оси $Q$. Горизонтальные участки для обоих тел имеют одинаковую длину. Так как массы тел одинаковы, их удельные теплоты плавления одинаковы.$$Q_{\text{пл}}=m\lambda,\quad \lambda_1=\lambda_2$$

Ещё 2 шага — в полном решении

Решение полностьюОтветРешать самому4 шага в разборе
47ФИПИ C83B1C№ 9Повышенная

Нагревание и плавление вещества

Твёрдый образец вещества нагревают в печи. По мере поглощения количества теплоты $Q$ температура образца $t$ растёт в соответствии с графиком. Выберите все утверждения, которые соответствуют…

  1. 1
    Участок 1–2 является горизонтальным: при постоянной температуре вещество поглощает теплоту и плавится.$$t_{\text{плавл}}=1535\,^{\circ}\mathrm{C}$$
  2. 2
    В точке 2 горизонтальный участок заканчивается, поэтому вещество полностью расплавилось. Утверждение 1 верно.$$Q_{\text{плавл}}=Q_2-Q_1$$

Ещё 4 шага — в полном решении

Решение полностьюОтветРешать самому6 шагов в разборе
48ФИПИ D38156№ 9Повышенная

Нагревание и плавление вещества

Твёрдый образец вещества нагревают в печи. По мере поглощения количества теплоты $Q$ температура образца $t$ растёт в соответствии с графиком.

  1. 1
    На участке $1$–$2$ температура постоянна и равна $40\ ^\circ\mathrm{C}$, поэтому этот участок соответствует плавлению вещества. Температура плавления равна $40\ ^\circ\mathrm{C}$, а не $80\ ^\circ\mathrm{C}$.$$t_{\text{пл}}=40\ ^\circ\mathrm{C}$$
  2. 2
    Плавление начинается при $Q=40\ \mathrm{Дж}$ и заканчивается при $Q=80\ \mathrm{Дж}$. В состоянии 2 вещество полностью расплавилось.$$Q_{\text{пл}}=80-40=40\ \mathrm{Дж}$$

Ещё 2 шага — в полном решении

Решение полностьюОтветРешать самому4 шага в разборе
49ФИПИ D50CE4№ 9Повышенная

Плавление образца по графику

Твёрдый образец медленно нагревается в плавильной печи так, что подводимая к нему тепловая мощность постоянна. В таблице приведены результаты измерений температуры образца с течением времени.

  1. 1
    С 15-й по 25-ю минуту температура образца не изменяется и равна $327\ ^\circ\mathrm{C}$. Постоянная температура при подводе теплоты означает, что образец плавится.$$T_\text{пл}=327\ ^\circ\mathrm{C}$$
  2. 2
    В момент 18 мин образец находится внутри интервала плавления от 15 до 25 мин, поэтому он частично расплавился.

Ещё 2 шага — в полном решении

Решение полностьюОтветРешать самому4 шага в разборе
50ФИПИ F1BB6A№ 9Повышенная

Анализ графиков нагревания тел

На рисунке представлены графики зависимости температуры $t$ двух тел одинаковой массы от сообщённого им количества теплоты $Q$. Первоначально тела находились в твёрдом агрегатном состоянии…

  1. 1
    На наклонных участках тела нагреваются. При одинаковой массе наклон графика $t(Q)$ обратно пропорционален удельной теплоёмкости: $\frac{\Delta t}{\Delta Q} = \frac{1}{mc}$.
  2. 2
    Наклоны графиков на участках нагревания в твёрдом и жидком состояниях различаются, поэтому утверждения об одинаковых удельных теплоёмкостях неверны.

Ещё 2 шага — в полном решении

Решение полностьюОтветРешать самому4 шага в разборе
51ФИПИ F72E75№ 9Повышенная

Графики нагревания тел

На рисунке представлены графики зависимости температуры $t$ двух тел одинаковой массой от сообщённого им количества теплоты $Q$. Каждое тело находится в сосуде под поршнем. Первоначально тела…

  1. 1
    Во время кипения температура тела постоянна, поэтому горизонтальные участки графиков соответствуют температурам кипения. Для первого тела этот уровень в 2 раза ниже уровня второго тела.$$t_{\text{кип},1}=\frac{1}{2}t_{\text{кип},2}$$
  2. 2
    На участке нагревания жидкости справедливо $Q=mc\Delta t$. При одинаковых массах наклон графика $t(Q)$ обратно пропорционален удельной теплоёмкости.$$\frac{\Delta t}{\Delta Q}=\frac{1}{mc}$$

Ещё 2 шага — в полном решении

Решение полностьюОтветРешать самому4 шага в разборе
52ФИПИ 11818F№ 10Повышенная

Изменение КПД цикла Карно

Тепловая машина работает по циклу Карно. Температуру холодильника тепловой машины повысили, оставив температуру нагревателя прежней. Количество теплоты, полученное газом от нагревателя за цикл, не…

  1. 1
    КПД цикла Карно определяется температурами нагревателя и холодильника.$$\eta = 1 - \dfrac{T_\text{хол}}{T_\text{наг}}$$
  2. 2
    Температура холодильника увеличилась, а температура нагревателя осталась прежней, поэтому отношение $\dfrac{T_\text{хол}}{T_\text{наг}}$ увеличилось, а КПД уменьшился.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Решение полностьюОтветРешать самому3 шага в разборе
53ФИПИ 28120c№ 10Повышенная

Изменение параметров насыщенного пара

В цилиндре под поршнем находятся жидкость и её насыщенный пар. Как изменятся давление и концентрация молекул пара при медленном перемещении поршня вниз, если температура останется неизменной? В…

  1. 1
    В цилиндре присутствует жидкость, поэтому пар является насыщенным. При неизменной температуре давление насыщенного пара не зависит от объёма.$$p_{\text{нас}}=p_{\text{нас}}(T)$$
  2. 2
    Концентрация молекул насыщенного пара также определяется только температурой. Поэтому при постоянной температуре она не изменяется.$$n=\frac{N}{V}=\text{const}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Решение полностьюОтветРешать самому3 шага в разборе
54ФИПИ 352D7e№ 10Повышенная

Изменение параметров цикла Карно

В тепловом двигателе, работающем по циклу Карно, температуру нагревателя понизили. Температура холодильника и количество теплоты, отданное рабочим телом холодильнику за цикл, остались прежними. Как…

  1. 1
    КПД идеального теплового двигателя, работающего по циклу Карно, определяется температурами нагревателя и холодильника.$$\eta = 1 - \dfrac{T_\text{х}}{T_\text{н}}$$
  2. 2
    Температура холодильника постоянна, а температура нагревателя уменьшается. Поэтому отношение $\dfrac{T_\text{х}}{T_\text{н}}$ увеличивается, и КПД двигателя уменьшается.

Ещё 2 шага — в полном решении

Решение полностьюОтветРешать самому4 шага в разборе
55ФИПИ 3DED80№ 10Повышенная

Изменение параметров машины Карно

Температуру нагревателя тепловой машины Карно повысили, оставив температуру холодильника прежней. Количество теплоты, отданное газом холодильнику за цикл, не изменилось. Как изменились при этом КПД…

  1. 1
    КПД цикла Карно определяется температурами нагревателя и холодильника:$$\eta = 1 - \frac{T_\text{х}}{T_\text{н}}$$
  2. 2
    При постоянной температуре холодильника $T_\text{х}$ и увеличении температуры нагревателя $T_\text{н}$ дробь $\dfrac{T_\text{х}}{T_\text{н}}$ уменьшается, поэтому КПД увеличивается.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Решение полностьюОтветРешать самому3 шага в разборе
56ФИПИ 41FED2№ 10Повышенная

Изменение параметров машины Карно

Температуру нагревателя тепловой машины Карно понизили, оставив температуру холодильника прежней. Количество теплоты, отданное газом холодильнику за цикл, не изменилось. Как изменились при этом КПД…

  1. 1
    КПД машины Карно определяется температурами нагревателя и холодильника. При неизменной температуре холодильника понижение температуры нагревателя приводит к уменьшению КПД.$$\eta = 1 - \dfrac{T_\text{х}}{T_\text{н}}$$
  2. 2
    Для тепловой машины $Q_\text{х} = (1-\eta)Q_\text{н}$. Поскольку $Q_\text{х}$ не изменилось, при уменьшении $\eta$ уменьшается и работа газа за цикл:$$A = Q_\text{н} - Q_\text{х} = \dfrac{\eta}{1-\eta}Q_\text{х}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Решение полностьюОтветРешать самому3 шага в разборе
57ФИПИ 4B8B6B№ 10Повышенная

Изменение параметров цикла Карно

Температуру нагревателя идеальной тепловой машины, работающей по циклу Карно, понизили, оставив температуру холодильника прежней. Количество теплоты, отданное рабочим телом холодильнику за цикл, не…

  1. 1
    Для цикла Карно отношение количеств теплоты равно отношению абсолютных температур.$$\dfrac{Q_\text{х}}{Q_\text{н}} = \dfrac{T_\text{х}}{T_\text{н}}$$
  2. 2
    Температура холодильника и количество теплоты $Q_\text{х}$ не изменяются. При понижении температуры нагревателя $T_\text{н}$ отношение $\dfrac{T_\text{х}}{T_\text{н}}$ увеличивается, поэтому КПД уменьшается.$$\eta = 1 - \dfrac{T_\text{х}}{T_\text{н}}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Решение полностьюОтветРешать самому3 шага в разборе
58ФИПИ 4C8A38№ 10Повышенная

Нагревание и конденсация эфира

В начальный момент в сосуде под лёгким поршнем находится только жидкий эфир. На графике схематично представлена зависимость температуры $t$ эфира от времени $\tau$ его нагревания и последующего…

  1. 1
    На участке $BC$ температура постоянна и равна $40\ ^\circ\mathrm{C}$, хотя эфир продолжает получать энергию. Это соответствует кипению, поэтому температура кипения эфира равна $40\ ^\circ\mathrm{C}$.$$t_{\text{кип}}=40\ ^\circ\mathrm{C}$$
  2. 2
    В точке $C$ кипение заканчивается: весь жидкий эфир уже испарился. Поэтому утверждение 4 неверно.

Ещё 3 шага — в полном решении

Решение полностьюОтветРешать самому5 шагов в разборе
59ФИПИ 51D5C1№ 10Повышенная

Процессы на графике охлаждения

В цилиндре под поршнем первоначально находилось твёрдое вещество. Цилиндр сначала нагревали в печи, а затем он охлаждался. На рисунке показан график изменения температуры $t$ вещества с течением…

  1. 1
    После достижения максимальной температуры вещество начинает охлаждаться. На участке $FG$ температура уменьшается от высокой температуры, соответствующей пару.$$FG \rightarrow 4$$
  2. 2
    На участке $HK$ температура также уменьшается, но после конденсации вещество находится в жидком состоянии, поэтому происходит охлаждение жидкости.$$HK \rightarrow 3$$
Решение полностьюОтветРешать самому2 шага в разборе
60ФИПИ 67AB41№ 10Повышенная

Процессы на графике нагревания

В цилиндре под поршнем находилось твёрдое вещество. Цилиндр поместили в горячую печь, а через некоторое время стали охлаждать. На графике схематично показано изменение температуры вещества с…

  1. 1
    На участке CD температура повышается после завершения плавления, поэтому вещество находится в жидком состоянии и нагревается.
  2. 2
    На участке EF температура повышается после участка кипения, поэтому нагревается образовавшийся пар.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Решение полностьюОтветРешать самому3 шага в разборе