Задание 24 — Сложные задачи по молекулярной физике и термодинамике

Модель идеального газа в термодинамике (уравнение Менделеева--Клапейрона + выражение для внутренней энергии)

Задачи подтемы с ответами и разборами

Задача 1ЕГЭ прошлых летПрофиматика

Сосуд с воздухом, отделённым от атмосферы поршнем, поместили в сосуд с водой и прикрепили ко дну кастрюли нитью, не дающей сосуду всплыть на поверхность. Начальная температура воздуха в сосуде и воды в кастрюле

t_1=18\ ^\circ

С. Кастрюлю помещают в холодильник. Ниже какой температуры

t_2

должна охладиться вода, чтобы сосуд опустился на дно кастрюли? Начальный объём воздуха в сосуде

V_1=2

дм

^3

. Масса сосуда с поршнем

m=2{,}2

кг. Сосуд и поршень изготовлены из стали, плотность которой

\rho_{\text{ст}}=7800

кг/м

^3

. Поршень может скользить без трения по стенкам сосуда. Считать массу воздуха в сосуде намного меньшей, чем масса сосуда с поршнем.

Ответ:

Задача 2ЕГЭ прошлых летПрофиматика

Со дна озера медленно поднимается пузырёк воздуха. У дна озера пузырёк имел объём

V_1=2

см

^3

. Объём пузырька

V_2

на расстоянии

h=1

м от поверхности воды равен

3

см

^3

. Найдите глубину озера

H

. Давление воздуха на уровне поверхности воды равно нормальному атмосферному давлению. Силы поверхностного натяжения не учитывать, температуры воды и воздуха в пузырьке считать постоянными.

Ответ:

Задача 3ЕГЭ прошлых летПрофиматика

Рисунок к задаче 21 тематической подборки Физики ЕГЭ

В вертикальном цилиндрическом сосуде с гладкими стенками под подвижным поршнем площадью поперечного сечения

S=50

см

^2

находится разреженный газ (см. рисунок). При движении сосуда по вертикали с ускорением, направленным вверх и равным по модулю

a=2

м/с

^2

, высота столба газа под поршнем постоянна и на

5\%

меньше, чем в покоящемся сосуде. Считая температуру газа под поршнем неизменной, а наружное давление постоянным и равным

p_0=28

кПа, определите массу поршня. Масса газа под поршнем постоянна.

Ответ:

Задача 4ЕГЭ прошлых летПрофиматика

Влажный воздух находится в вертикальном гладком цилиндрическом сосуде под невесомым поршнем с площадью

S

. На поршень медленно насыпают песок. На стенках сосуда появляется роса, если масса песка становится равной

m

. Температура влажного воздуха в сосуде поддерживается постоянной. Снаружи сосуда давление воздуха равно нормальному атмосферному давлению

p_0

. Определите первоначальную относительную влажность воздуха в сосуде.

Ответ:

Задача 5ЕГЭ прошлых летПрофиматика

Закрытый вертикальный цилиндрический сосуд, заполненный идеальным газом, разделён на две части тяжёлым поршнем, способным скользить без трения. В начальном равновесном состоянии в верхней и нижней частях сосуда находилось по

\nu=1

моль газа, а отношение объёмов верхней и нижней частей сосуда было равно

2

. После того как из верхней части сосуда полностью откачали газ, через длительный промежуток времени установилось новое состояние равновесия. Найдите отношение объёмов верхней и нижней частей сосуда после откачки газа. Температура газа