Задание 24 — Сложные задачи по молекулярной физике и термодинамике

Первый закон термодинамики

Задачи подтемы с ответами и разборами

Задача 1ЕГЭ прошлых летПрофиматика

В бутылке объёмом

V=1

л находится гелий при нормальном атмосферном давлении. Горлышко бутылки площадью

S=2

см

^2

заткнуто короткой пробкой, имеющей массу

m=20

г. Когда бутылку поставили на стол вертикально горлышком вверх, оказалось, что если сообщить гелию в бутылке количество теплоты не менее

Q=9

Дж, то он выталкивает пробку из горлышка. Какую минимальную постоянную силу нужно приложить к пробке, чтобы вытащить её из горлышка бутылки, не нагревая, если бутылка лежит горизонтально? Модуль силы трения, действующей на пробку, считать в обоих случаях одинаковым.

Ответ:

Задача 2ЕГЭ прошлых летПрофиматика

В сосуде объёмом

V=0{,}02

^3

с жёсткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью

s

, заткнутое пробкой. Максимальная сила трения покоя

F

пробки о края отверстия равна

100

Н. Пробка выскакивает, если газу передать количество теплоты не менее

Q=15

кДж. Определите значение

s

, полагая газ идеальным.

Ответ:

Задача 3ЕГЭ прошлых летПрофиматика

Рисунок к задаче 22 тематической подборки Физики ЕГЭ

В вакууме закреплён горизонтальный цилиндр. В цилиндре находится гелий при давлении

p_1=100

кПа и температуре

T_1=300

К, запертый поршнем массой

M=90

г. Поршень удерживается упорами и может скользить влево вдоль стенок цилиндра без трения (см. рисунок). В поршень попадает пуля массой

m=10

г, летящая горизонтально со скоростью

v=300

м/с, и застревает в нём. Температура гелия к моменту остановки поршня в крайнем левом положении возрастает на

\Delta T=90

К. Каков объём гелия в начальный момент времени? Считать, что за время движения поршня газ не успевает обмениваться теплотой с цилиндром и поршнем.

Ответ:

Задача 4ЕГЭ прошлых летПрофиматика

В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа

p_1=4\cdot10^5

Па. Расстояние от дна сосуда до поршня

L=30

см. Площадь поперечного сечения поршня

S=25

см

^2

. В результате медленного нагревания газа поршень некоторое время покоился, а затем медленно сдвинулся на расстояние

x=10

см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной

F_{\text{тр}}=3\cdot10^3

Н. Какое количество теплоты получил газ в этом процессе? Считать, что сосуд находится в вакууме.

Ответ:

Задача 5ЕГЭ прошлых летПрофиматика

Рисунок к задаче 14 тематической подборки Физики ЕГЭ

В горизонтальном цилиндре с гладкими стенками под массивным поршнем с площадью

S

находится одноатомный идеальный газ. Поршень соединён с основанием цилиндра пружиной. В начальном состоянии расстояние между поршнем и основанием цилиндра равно