Задание 20 ЕГЭ по физике №00047985

Задание №20. Эксперимент

Выбор Оборудования

№2. Задание 20

ID: 00047985

Для экспериментальной проверки закона Гей-Люссака ученику был выдан комплект оборудования для практических заданий по теме «Газовые законы». В состав этого комплекта входят:

1) манометр;

2) сосуд постоянного объёма, снабжённый нагревательным элементом, встроенным термометром и клапаном для подсоединения манометра;

3) вертикальный цилиндрический сосуд с гладкими стенками, закрытый сверху массивным поршнем, снабжённый нагревательным элементом и встроенным термометром;

4) секундомер;

5) линейка.

Укажите номера двух приборов, которые необходимо использовать ученику для проверки указанного закона.

Источник: СтатГрад 17.05.2021

Решение

Что тут происходит: закон Гей-Люссака описывает газ при постоянном давлении — тогда объём газа пропорционален его абсолютной температуре:

$\dfrac{V}{T}=\text{const}\quad(p=\text{const},\ m=\text{const})$

Значит, нужен сосуд, где давление само остаётся неизменным, и способ измерить объём и температуру.

Шаг 1. Выбираем сосуд. В сосуде 2 объём постоянный — там можно проверить другой закон (Шарля: давление и температура при неизменном объёме). В сосуде 3 сверху лежит массивный поршень, стенки гладкие: газ всё время давит на поршень с силой, равной весу поршня плюс давлению атмосферы сверху. Давление в нём постоянно — это то, что нужно (пункт 3).

Шаг 2. Температуру показывает встроенный термометр сосуда 3. А объём газа — это объём цилиндра от дна до поршня, $$V=Sh$$ . Площадь сечения цилиндра не меняется, поэтому объём меняется вместе с высотой поршня — её измеряют линейкой (пункт 5).

Шаг 3. Лишнее: манометр (1) не нужен — давление в этом опыте и так постоянно; секундомер (4) — время в закон не входит.

Итог: пункты 3 и 5.

Проверим себя: при нагреве поршень поднимается, высота $$h$$ растёт пропорционально $$T$$ — именно это и проверяет закон Гей-Люссака.

Ответ

Другие задания по теме «Выбор Оборудования» (8)