Задание 20 ЕГЭ по физике: Ученику необходимо на опыте обнаружить зависимость объёма газа,… | Global EE
№2. Задание 20
ID: 00008213
Ученику необходимо на опыте обнаружить зависимость объёма газа, находящегося в сосуде под подвижным поршнем, от массы газа. У него имеется пять различных сосудов с манометрами. Сосуды наполнены одним и тем же газом при различных температурах и давлениях (см. таблицу).
Какие два сосуда необходимо взять ученику, чтобы провести исследование?
Запишите номера выбранных сосудов.
Источник: ФИПИ
Решение
Дано:
нужно обнаружить зависимость объёма газа от массы газа. Имеется 5 сосудов с разными P, T, m.
Найти:
номера подходящих сосудов.
Решение:
По уравнению состояния идеального газа Менделеева–Клапейрона:
PV = \frac{m}{\mu}RT \quad \Rightarrow \quad V = \frac{mRT}{\mu P}
Чтобы исследовать зависимость V только от массы m, необходимо зафиксировать все остальные параметры:
P = \text{const}, \quad T = \text{const}
Анализ сосудов:
- Сосуд 1: давление отличается от остальных — не подходит (не зафиксировано P).
- Сосуд 2: температура T = 80 \text{ °C} — не совпадает с остальными.
- Сосуд 3: P = 350 \text{ кПа}, T = 90 \text{ °C}.
- Сосуд 4: температура T = 60 \text{ °C} — не совпадает.
- Сосуд 5: P = 350 \text{ кПа}, T = 90 \text{ °C}.
У сосудов 3 и 5 совпадают давление и температура, но масса газа различна. Именно это позволяет изучить зависимость объёма от массы.
