Global EE

Термодинамика — Задание 9 ЕГЭ по физике №00047424

Задание №9. МКТ и Термодинамика. Выбор Утверждений

Термодинамика

№2. Задание 9

ID: 00047424

При изучении процессов, происходящих с гелием, ученик занёс в таблицу результаты измерения температуры и давления одного и того же количества газа в различных равновесных состояниях.

№ состояния

1

2

3

4

5

6

7

$p$, кПа

100

90

75

50

55

75

100

$t$, °С

27

27

27

27

57

177

327

Какие из утверждений, приведённых ниже, соответствуют результатам этих опытов? Газ считать идеальным.

 

1) Внутренняя энергия газа в состоянии 6 в $1{,}5$ раза больше, чем в состоянии 2.

2) При переходе от состояния 2 к состоянию 3 в ходе изотермического процесса внешние силы совершили над газом положительную работу.

3) В состояниях 1–3 объём газа был одинаковым.

4) При переходе от состояния 5 к состоянию 6 в ходе изохорного процесса газ получает положительное количество теплоты.

5) Объём газа в состоянии 4 в $2$ раза меньше объёма газа в состоянии 1.

Источник: Сборник Демидовой 2020

Решение

Газ один и тот же, количество вещества не меняется, а в таблице только давление и температура. Объём из уравнения $pV=\nu RT$ пропорционален $\dfrac{T}{p}$ — так и будем его сравнивать. Температуры сразу переводим в кельвины ($T=t+273$): $300,\ 300,\ 300,\ 300,\ 330,\ 450,\ 600$ К.

Утверждение 1. Внутренняя энергия гелия $U=\dfrac32\nu RT$ пропорциональна абсолютной температуре: $\dfrac{U_6}{U_2}=\dfrac{450}{300}=1{,}5$. Верно.

Утверждение 2. Из 2 в 3 температура та же, а давление падает с $90$ до $75$ кПа — значит, объём растёт: газ расширяется и сам совершает положительную работу. Работа внешних сил при этом отрицательна. Неверно.

Утверждение 3. В состояниях 1–3 температура одна, а давления разные ($100$, $90$, $75$ кПа), поэтому объёмы разные. Неверно.

Утверждение 4. $\dfrac{T}{p}$ в состоянии 5: $\dfrac{330}{55}=6$, в состоянии 6: $\dfrac{450}{75}=6$ — объём один, процесс изохорный, работы нет. Температура растёт, внутренняя энергия растёт, и по первому закону термодинамики $Q=\Delta U\gt0$. Верно.

Утверждение 5. $\dfrac{V_4}{V_1}=\dfrac{300/50}{300/100}=2$ — объём в состоянии 4 вдвое больше, а не меньше. Неверно.

Верны утверждения 1 и 4.

Ответ

14
Другие задания по теме «Термодинамика» (8)