РУҚА
9

Решение: Изменение состояния гелия

ЕГЭ · Физика · Задание 9 · Основы термодинамики
ПовышеннаяФИПИc17D9FНесколько вариантов≈ 4 минутыРазбор в 5 шаговОтвет сверен с ключом
Условие

В вертикальном цилиндре под поршнем находится 1 моль гелия. Поршень может перемещаться в сосуде без трения. Атмосферное давление считать постоянным. Масса гелия в сосуде не изменяется.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

5 шагов
1

Поршень перемещается без трения и медленно, поэтому при изменении температуры он всё время находится в механическом равновесии. Давление гелия определяется постоянными внешними силами и не изменяется.

$$p = \mathrm{const}$$
2

Из уравнения состояния идеального газа при постоянных $n$ и $p$ следует, что объём прямо пропорционален температуре. Поэтому при понижении температуры объём уменьшается, а не остаётся неизменным. Утверждение 1 неверно, утверждение 2 верно.

$$pV = nRT \Rightarrow V \propto T$$
3

После насыпания песка внешняя нагрузка на поршень увеличивается. В новом равновесии давление гелия станет больше первоначального, поэтому утверждение 3 неверно.

$$p_{\text{нов}} > p_{\text{нач}}$$
4

Сила давления газа на поршень равна произведению давления на площадь поршня. При медленном повышении температуры давление и площадь поршня не изменяются, поэтому сила остаётся постоянной.

$$F = pS = \mathrm{const}$$

При изотермическом сжатии идеального газа его внутренняя энергия не изменяется. Работа газа отрицательна, поэтому по первому закону термодинамики газ отдаёт окружающим телам положительное количество теплоты.

$$\Delta U = 0,\quad Q = A_{\text{газа}} < 0$$
Ответ
245
245
так ответ выглядит в бланке

Где здесь ошибаются

Считать, что при понижении температуры объём газа подвижным поршнем не изменяется.

Забыть, что после добавления песка внешнее давление на поршень увеличивается.

Путать работу газа при сжатии с работой внешних сил.

Закрепить приёмВ теме «Основы термодинамики» ещё 170 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 9 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 5 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Основы термодинамики»: в ней 171 задача, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.