Решения заданий ФИПИ ОГЭ по физике: «Основы термодинамики» — с ответами

Нагревание куска льда

Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы нагреть от $-10\ ^\circ\mathrm{C}$ до температуры плавления кусок льда массой $0{,}2\ \mathrm{кг$?

1. 1
   При нагревании без плавления количество теплоты рассчитывают по формуле:$$Q = cm\Delta t$$
2. 2
   Разность температур от начальной температуры до температуры плавления льда равна:$$\Delta t = 0 - (-10) = 10\ ^\circ\mathrm{C}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Нагревание куска льда

Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы нагреть кусок льда массой 2 кг от $-10\, ^\circ\mathrm{C}$ до температуры плавления?

1. 1
   При нагревании льда до температуры плавления используем формулу количества теплоты:$$Q = cm\Delta t$$
2. 2
   Изменение температуры льда:$$\Delta t = 0 - (-10) = 10\, ^\circ\mathrm{C}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Удельная теплоёмкость вещества

На диаграмме для двух веществ приведены значения количества теплоты, необходимого соответственно для нагревания 1 кг вещества на 10 °C и для плавления 100 г вещества, нагретого до температуры…

1. 1
   По диаграмме для нагревания 1 кг первого вещества на 10 °C требуется количество теплоты $Q = 2\ \text{кДж} = 2000\ \text{Дж}$.$$Q = cm\Delta t$$
2. 2
   Выразим удельную теплоёмкость и подставим значения массы и изменения температуры:$$c = \dfrac{Q}{m\Delta t} = \dfrac{2000}{1 \cdot 10} = 200$$

Время плавления льда

Кусок льда при температуре $-20\ ^\circ\mathrm{C}$ внесли в тёплое помещение, температура воздуха в котором составляет $25\ ^\circ\mathrm{C}$. Сколько времени лёд будет плавиться, если известно, что…

1. 1
   При нагревании льда от температуры $-20\ ^\circ\mathrm{C}$ до температуры плавления $0\ ^\circ\mathrm{C}$ ему передаётся количество теплоты$$Q_1 = mc\Delta T = mc\cdot 20$$
2. 2
   Для плавления льда при температуре $0\ ^\circ\mathrm{C}$ требуется количество теплоты$$Q_2 = m\lambda$$

Ещё 2 шага — в полном решении

Нагревание воды в кастрюле

Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть 1 л воды от 20 °С до 100 °С? Вода нагревается в алюминиевой кастрюле массой 200 г. Тепловыми потерями в окружающую среду пренебречь.

1. 1
   Масса воды объёмом 1 л равна $1\ \text{кг}$. Изменение температуры воды и кастрюли одинаково:$$\Delta t = t_2 - t_1 = 100 - 20 = 80\ ^\circ\text{C}$$
2. 2
   Количество теплоты, необходимое для нагревания воды, равно:$$Q_\text{в} = c_\text{в}m_\text{в}\Delta t = 4200 \cdot 1 \cdot 80 = 336000\ \text{Дж}$$

Ещё 2 шага — в полном решении

Удельная теплоёмкость тела

На рисунке представлен график зависимости температуры $t$ твёрдого тела от полученного им количества теплоты $Q$. Масса тела — $2\ \text{кг}$. Чему равна удельная теплоёмкость вещества этого тела?

1. 1
   Используем формулу количества теплоты при нагревании тела.$$Q = cm\Delta t$$
2. 2
   По графику тело получило $Q = 300\ \text{кДж} = 300000\ \text{Дж}$, а температура повысилась от $100\ ^\circ\text{C}$ до $400\ ^\circ\text{C}$.$$\Delta t = 400 - 100 = 300\ ^\circ\text{C}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Изменение параметров газа

Газ нагревают в закрытом сосуде. Как в процессе нагревания изменяются плотность газа и средняя скорость теплового движения его молекул?

1. 1
   Сосуд закрыт, поэтому масса газа постоянна. Объём закрытого сосуда также не изменяется.$$m = \mathrm{const},\quad V = \mathrm{const}$$
2. 2
   Плотность газа определяется отношением массы к объёму, поэтому при нагревании она не изменяется.$$\rho = \dfrac{m}{V} = \mathrm{const}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Охлаждение газа в сосуде

Газ охлаждают в закрытом сосуде. Как в процессе охлаждения изменяются объём газа и давление газа?

1. 1
   Закрытый сосуд сохраняет количество газа, а неподвижные стенки сосуда означают постоянство объёма.$$V=\mathrm{const}$$
2. 2
   При постоянном объёме давление данной массы газа пропорционально абсолютной температуре.$$\frac{p}{T}=\mathrm{const}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Нагревание газа в сосуде

Газ нагревают в закрытом сосуде. Как в процессе нагревания изменяются объём газа и давление газа?

1. 1
   Закрытый сосуд имеет постоянный объём, поэтому объём газа при нагревании не изменяется.$$V = \text{const}$$
2. 2
   При постоянном объёме повышение температуры газа приводит к увеличению его давления.$$\frac{p}{T} = \text{const}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Охлаждение газа в сосуде

Газ охлаждают в закрытом сосуде. Как в процессе охлаждения изменяются плотность газа и средняя скорость теплового движения его молекул?

1. 1
   Сосуд закрыт, поэтому масса газа постоянна. Объём сосуда также не изменяется.$$m = \text{const},\quad V = \text{const}$$
2. 2
   Плотность газа остаётся постоянной, поскольку $\rho = \dfrac{m}{V}$.$$\rho = \text{const}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Сжатие газа без теплопередачи

В отсутствие теплопередачи газ, находящийся в сосуде с подвижным поршнем, сжали. Как в процессе сжатия изменились плотность газа и его внутренняя энергия?

1. 1
   При сжатии объём газа уменьшается, а масса газа остаётся постоянной. Поэтому плотность газа увеличивается.$$\rho = \dfrac{m}{V}$$
2. 2
   Теплопередачи нет, но при сжатии внешние силы совершают работу над газом. Эта работа увеличивает внутреннюю энергию газа.$$\Delta U = A_{\text{внешних сил}} > 0$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Сжатие газа без теплообмена

В отсутствие теплопередачи газ, находящийся в сосуде с подвижным поршнем, сжали. Как в процессе сжатия изменились давление и температура газа?

1. 1
   Теплопередачи нет, поэтому изменение внутренней энергии газа определяется работой внешних сил. При сжатии внешние силы совершают положительную работу над газом.$$\Delta U = A_{\text{внешних сил}} > 0$$
2. 2
   Внутренняя энергия идеального газа увеличивается, следовательно, увеличивается и его температура.$$U \uparrow \Rightarrow T \uparrow$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

График нагревания вещества

На рисунке представлен график зависимости температуры $t$ от времени $\tau$, полученный при равномерном нагревании вещества нагревателем постоянной мощности. Первоначально вещество находилось в…

1. 1
   На участке 1–2 температура вещества повышается в твёрдом состоянии. Горизонтальный участок 2–4 означает плавление: подводимая энергия расходуется на разрушение кристаллической решётки, поэтому температура не изменяется.
2. 2
   Точка 2 является началом плавления, поэтому температура $t_2$ равна температуре плавления вещества.$$t_2 = t_{\text{плавления}}$$

Ещё 2 шага — в полном решении

График нагревания вещества

На рисунке представлен график зависимости температуры $t$ некоторого вещества от полученного количества теплоты $Q$. Первоначально вещество находилось в твёрдом состоянии. Используя данные графика…

1. 1
   На участке АБ температура повышается, вещество находится в твёрдом состоянии. На участке БВ температура постоянна: происходит плавление.$$Q = cm\Delta t$$
2. 2
   На участке ВГ температура снова повышается, вещество находится в жидком состоянии. На участке ГД происходит кипение.

Ещё 3 шага — в полном решении

Плавление свинцового слитка

На рисунке представлен график зависимости температуры $t$ от полученного количества теплоты $Q$ для слитка свинца. Используя график, выберите два верных утверждения.

1. 1
   Участок графика от точки Б до точки В горизонтальный: температура равна $327\,^{\circ}\mathrm{C}$ и не изменяется. Это участок плавления свинца.$$t = \mathrm{const}$$
2. 2
   По графику плавление начинается при $Q_1 = 78\,\text{кДж}$ и заканчивается при $Q_2 = 128\,\text{кДж}$. Количество теплоты, затраченное на плавление:$$Q_{\text{пл}} = Q_2 - Q_1 = 128 - 78 = 50\,\text{кДж}$$

Ещё 2 шага — в полном решении

Тепловые процессы на графике

На рисунке представлен график зависимости температуры $t$ от времени $\tau$ при равномерном нагревании и последующем равномерном охлаждении вещества, первоначально находившегося в твёрдом состоянии…

1. 1
   На участке БВ температура постоянна, но вещество нагревается и переходит из твёрдого состояния в жидкое. Это процесс плавления, а не кипения.
2. 2
   При плавлении подводимая энергия расходуется на изменение внутренней энергии вещества, поэтому внутренняя энергия увеличивается. Утверждение 3 верно.

Ещё 2 шага — в полном решении

Удельная теплота сгорания топлива

Ниже приведена таблица удельной теплоты сгорания $q$ различных видов топлива. Из предложенного перечня утверждений выберите два правильных.

1. 1
   Количество теплоты при полном сгорании топлива вычисляется по формуле:$$Q = qm$$
2. 2
   Проверим утверждение 1. Для древесного угля $q = 3{,}4 \cdot 10^7$ Дж/кг, а для сухих дров $q = 1{,}0 \cdot 10^7$ Дж/кг. При одинаковой массе угля выделится больше теплоты, поэтому утверждение неверно.

Ещё 4 шага — в полном решении

График тепловых явлений

На рисунке представлен схематичный график зависимости температуры $t$ от времени $\tau$ при непрерывном нагревании и последующем непрерывном охлаждении вещества, первоначально находившегося в…

1. 1
   На участке АБ температура повышается, значит вещество нагревается в твёрдом состоянии, а его внутренняя энергия увеличивается. Поэтому утверждение 3 неверно.
2. 2
   На горизонтальном участке БВ температура постоянна, но вещество получает энергию и плавится. Поэтому утверждение 1 верно.

Ещё 3 шага — в полном решении

Графики нагревания веществ

На рисунке приведены графики зависимости температуры $t$ от времени $\tau$ двух веществ одинаковой массы, находившихся первоначально в жидком состоянии, получающих одинаковое количество теплоты в…

1. 1
   На горизонтальном участке температура постоянна, значит вещество кипит. Горизонтальный участок вещества 1 расположен выше участка вещества 2, поэтому температура кипения вещества 1 выше.$$t_{\text{кип},1}>t_{\text{кип},2}$$
2. 2
   К моменту $\tau_1$ начинается кипение вещества 2. Вещество 1 к этому моменту уже прошло горизонтальный участок кипения и его температура снова увеличивается, следовательно, оно полностью перешло в газообразное состояние.

Ещё 2 шага — в полном решении

График нагревания вещества

На рисунке представлен график зависимости температуры $t$ некоторого вещества от полученного количества теплоты $Q$. Первоначально вещество находилось в твёрдом состоянии. Используя данные графика…

1. 1
   Участок БВ является горизонтальным: температура не изменяется, а подводимое тепло расходуется на плавление вещества. В процессе плавления внутренняя энергия увеличивается.$$Q = \Delta U + A$$
2. 2
   Точка Б соответствует началу плавления, поэтому вещество в этой точке находится не только в жидком состоянии, а в состоянии плавления: твёрдая и жидкая фазы одновременно.

Ещё 1 шаг — в полном решении