Самообразование
Главная > ОГЭ, ЕГЭ Математика, Физика 2017 > ЕГЭ 2017. Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов. Типовые экзаменационные варианты.

Вариант 3. Задание 27. ЕГЭ 2017. Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов. Решение

Задание 27. В вертикальном цилиндре с гладкими стенками под массивным металлическим поршнем находится идеальный газ. В первоначальном состоянии 1 поршень опирается на жёсткие выступы на внутренней стороне стенок цилиндра (рис. 1), а газ занимает объём V0 и находится под давлением р0, равным внешнему атмосферному. Его температура в этом состоянии равна Т0. Газ медленно нагревают, и он переходит из состояния 1 в состояние 2, в котором давление газа равно 2р0, а его объём равен 2V0 (рис. 2). Количество вещества газа при этом не меняется. Постройте график зависимости объёма газа от его температуры при переходе из состояния 1 в состояние 2. Ответ поясните, указав, какие явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

 

Решение.

Определим температуру Т2 конечного состояния газа. Запишем уравнение Клапейрона — Менделеева для газа в состояниях 1 и 2:

Откуда .

Покажем силы, приложенные к поршню, когда он уже не опирается на выступы на стенках цилиндра. Сила тяжести mg и сила давления на поршень со стороны атмосферы  постоянны. Поскольку поршень перемещается медленно, сумму приложенных к нему сил считаем равной нулю. Отсюда следует, что сила давления на поршень со стороны газа  тоже постоянна. Значит, её модуль равен  (S — площадь горизонтального сечения поршня) при любом положении поршня выше первоначального.

Таким образом,  при , процесс нагревания газа изобарный (). Определим температуру начала этого процесса :

откуда .

На отрезке температур  процесс нагревания газа изохорный (), давление газа с ростом его температуры при нагревании увеличивается от  до .

Ответ: а) при  имеем ; б) при  объём газа меняется от  до  по закону .

График, изображающий зависимости из п. а) и б), представляет собой ломаную линию.

Наша группа Вконтакте

Темы раздела