Задание 24 ЕГЭ по физике: страница 3

Воздушный шар, оболочка которого имеет массу М = 145 кг и объём V = 230 м³, наполняется при нормальном атмосферном давлении горячим воздухом, нагретым до температуры t = 265 °С. Определите максимальную температуру t₀ окружающего воздуха, при которой шар начнёт подниматься. Оболочка шара нерастяжима и имеет в нижней части небольшое отверстие.

В закрытом сосуде постоянного объёма находился воздух при нормальных условиях. Его нагрели электрическим нагревателем, сила тока в котором I=2А при напряжении U=100В. КПД нагревателя равен 13 %. Через t=10 мин. давление в сосуде повысилось до p_₂=4⋅10⁵Па. Чему равен объём сосуда? В данном процессе удельная теплоёмкость воздуха c=716 Дж/(кг×К), а его плотность при нормальных условиях ρ=1,29кг/м³. Потерями тепла в окружающую среду пренебречь.

В вертикальном цилиндре с гладкими стенками, открытом сверху, под поршнем массой M и конечной площадью основания находится одноатомный идеальный газ.
В первоначальном состоянии поршень покоится на высоте h, опираясь на выступы на внутренней стороне стенок цилиндра (см. рис. 1). Давление газа p₀ равно внешнему атмосферному. Газу сообщили количество теплоты Q, и в результате медленного расширения газа нижняя сторона поршня оказалась на высоте H (см. рис. 2). Чему равна площадь основания поршня S? Тепловыми потерями пренебречь.

В горизонтальном цилиндре с гладкими стенками под массивным поршнем находится одноатомный идеальный газ. Поршень соединён с основанием цилиндра пружиной с жёсткостью k. В начальном состоянии расстояние между поршнем и основанием цилиндра было равно L, а давление газа в цилиндре было равно внешнему атмосферному давлению p₀
(см. рисунок). Затем газу было передано количество теплоты Q, и в результате поршень медленно переместился вправо на расстояние b.
Чему равна площадь поршня S?

Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре T₁ =600 K и давлении p₁ =4⋅ 10 ⁵ Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его давление при расширении обратно пропорционально квадрату объёма. Конечное давление газа p₂ = 10 ⁵ Па. Какую работу совершил газ при расширении, если он отдал холодильнику количество теплоты Q=1247 Дж?

Гелий в количестве ν=3 моль изобарно сжимают, совершая работу A₁ =2,4 кДж. При этом температура гелия уменьшается в 4 раза: T₂ = T₁ /4 . Затем газ адиабатически расширяется, при этом его температура изменяется до значения T₃ = T₁ /8 . Найдите работу газа А₂ при адиабатном расширении. Количество вещества в процессах остаётся неизменным.

На графике представлена зависимость объёма постоянного количества молей одноатомного идеального газа от средней кинетической энергии теплового движения молекул газа. Опишите, как изменяются температура и давление газа в процессах 1−2 и 2−3. Укажите, какие закономерности Вы использовали для объяснения.

Изменение состояния постоянной массы одноатомного идеального газа происходит по циклу, показанному на рисунке. При переходе из состояния 1 в состояние 2 газ совершает работу A₁₂=5 кДж. Какое количество теплоты газ получает за цикл от нагревателя?

В стакан с водой, нагретой до температуры t₁ =50 °C, положили металлический шарик, имеющий температуру t₂ =10 °C. После установления теплового равновесия температура воды стала t₃ =40 °C. Определите температуру воды t₄ после того, как в стакан положили ещё один такой же шарик температурой t₂ (первый шарик остался в стакане). Теплообменом с окружающей средой пренебречь.

В школьном физическом кружке изучали уравнение теплового баланса. В одном из опытов использовали два калориметра. В первом калориметре находилось 300 г воды, во втором – 200 г льда и 200 г воды при 0 °С. Какой была первоначальная температура воды в первом калориметре, если после добавления в него всего содержимого второго в первом калориметре установилась температура 2 °C? Теплоёмкостью калориметров пренебречь.

Сосуд разделён тонкой перегородкой на две части, отношение объёмов которых V₂/V₁=3. В первой и второй частях сосуда находится воздух с относительной влажностью φ₁=60 % и φ₂=70 % соответственно. Какой будет относительная влажность воздуха в сосуде, если перегородку убрать? Считать, что температура воздуха в частях сосуда одинакова и не меняется до и после снятия перегородки.

Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, график которого изображён на рисунке в координатах p – n, где p – давление газа, n – его концентрация. Определите, получает газ теплоту или отдаёт в процессах 1 – 2 и 2 – 3. Ответ поясните, опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики.

Два баллона объёмами 10 и 20 л содержат 2 моль кислорода и 1 моль азота соответственно при температуре 28 °C. Какое давление установится в баллонах, если их соединить между собой? Температуру газов считать неизменной.

В закрытом сосуде находится одноатомный идеальный газ, масса которого 12 г, а молярная масса 0,004 кг/моль. В начале опыта давление в сосуде равно 4×10⁵ Па при температуре 400 К. После охлаждения газа давление понизилось до 2×10⁵ Па. Какое количество теплоты отдал газ в ходе опыта? Стенки сосуда считать прочными и теплопроводимыми.

В вертикальном цилиндре, закрытом сверху лёгким поршнем, находится этиловый спирт при температуре кипения t=78 °C. При сообщении спирту количества теплоты Q часть его превращается в пар, который при изобарном расширении совершает работу А. Удельная теплота парообразования спирта L=846⋅10³ Дж/кг, а его молярная масса – 46⋅10⁻³ кг/моль. Какая часть подведённого к этиловому спирту количества теплоты переходит в работу? Объёмом жидкого этилового спирта пренебречь; считать, что атмосферное давление постоянно, а пары спирта – идеальный газ.

На рисунке изображён циклический процесс, проведённый с идеальным газом. При расширении на участке 1 – 2 газ совершает работу 1,2 кДж. За цикл газ получает от нагревателя количество теплоты, равное
3,3 кДж. Масса газа постоянна. Определите КПД цикла.

Давление влажного воздуха в сосуде под поршнем при температуре t=100 °С равно p₁ =1,8⋅ 10 ⁵ Па. Объём под поршнем изотермически уменьшили в k=4 раза. При этом давление в сосуде увеличилось в n=3 раза. Найдите относительную влажность φ воздуха в первоначальном состоянии. Утечкой вещества из сосуда пренебречь.

Над одноатомным идеальным газом проводится циклический процесс, показанный на рисунке. На участке 1<?import namespace = m urn = "http://www.w3.org/1998/Math/MathML" implementation = "#MathPlayer" declareNamespace />–2 газ совершает работу А₁₂ = 1000 Дж. Участок 3–1 – адиабата. Количество теплоты, отданное газом за цикл холодильнику, равно |Q_хол| = 3370 Дж. Количество вещества газа в ходе процесса не меняется. Найдите работу |A₃₁| внешних сил на адиабате.

В вертикальном цилиндре, закрытом лёгким поршнем, находится бензол (С₆H₆) при температуре кипения t=80 °C . При сообщении бензолу некоторого количества теплоты часть его превращается в пар, который при изобарном расширении совершает работу, поднимая поршень. Удельная теплота парообразования бензола L=396⋅ 10 ³ Дж/кг, а его молярная масса
M = 78⋅ 10 ⁻³ кг/моль. Какая часть подводимого к бензолу количества теплоты идёт на увеличение внутренней энергии системы? Объёмом жидкого бензола и трением между поршнем и цилиндром пренебречь.

В опыте, иллюстрирующем зависимость температуры кипения от давления воздуха (рис. а), кипение воды под колоколом воздушного насоса происходит уже при комнатной температуре, если давление достаточно мало.
Используя график зависимости давления насыщенного пара от температуры (рис. б), укажите, какое давление воздуха нужно создать под колоколом насоса, чтобы вода закипела при 40 °С. Ответ поясните, указав, какие явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

(а)
(б)