МКТ — Задание 9 ЕГЭ по физике №00010729 | Global EE
МКТ — Задание 9 ЕГЭ по физике №00010729
№2. Задание 9
ID: 00010729
При изучении явления теплообмена герметичный теплоизоли- рованный сосуд с одноатомным идеальным газом разделили неподвижной перегородкой, способной проводить тепло, на две одинаковые части (см. рисунок). После этого газ в разных частях сосуда нагрели до разных температур. Температура газа в части А равна 123 °С, а в части Б равна 303 К.
Количество газа одинаково в обеих частях сосуда. Считая, что теплоёмкость сосуда пренебрежимо мала, выберите все утверждения, которые верно отражают изменения, происходящие с газом в дальнейшем после окончания нагревания.
1) При теплообмене газ в части А отдавал положительное количество теплоты, а газ в части Б его получал.
2) Через достаточно большой промежуток времени температура газа в обеих частях сосуда стала одинаковой и равной 213 °С.
3) Внутренняя энергия газа в части А уменьшилась.
4) В процессе теплообмена газ в сосуде Б не совершал работы.
5) Температура газа в части Б понизилась.
Источник: ФИПИ
Решение
После окончания нагревания система предоставлена сама себе: перегородка теплопроводящая, поэтому между частями A и B начнётся теплообмен.
По второму началу термодинамики: теплота самопроизвольно переходит от более нагретого тела к менее нагретому. Часть A ($396 \text{ К}$) горячее части B ($303 \text{ К}$) — газ A отдаёт теплоту, газ B получает.
Утверждение 1 верно.
Равновесная температура. Количества газа одинаковы, ёмкости одинаковы, значит по модулю изменения температур равны:
$$|T_A - T_{\text{eq}}| = |T_{\text{eq}} - T_B|$$$$T_{\text{eq}} = \frac{T_A + T_B}{2} = \frac{396 + 303}{2} = \frac{699}{2} = 349{,}5 \text{ К} \approx 76{,}5°\text{C}$$
Утверждение 2 говорит, что $T_{\text{eq}} = 23°\text{C}$ — неверно.
Утверждение 3. Внутренняя энергия одноатомного газа:
$$U = \frac{3}{2} \nu R T$$
Газ A охлаждается ($T_A \to 349{,}5 \text{ К}$), значит $U_A$уменьшается — утверждение 3 верно.
Утверждение 4. Перегородка неподвижна → объём каждой части постоянен → газ работы не совершает ($A = p \Delta V = 0$). Утверждение 4 верно.Утверждение 5. Газ B нагревается от $303 \text{ К}$ до $349{,}5 \text{ К}$ — температура повышается, не понижается. Утверждение 5 неверно.
