Молекулярная физика и термодинамика в ЕГЭ по физике — второй раздел кодификатора: как свойства газа складываются из движения молекул и как теплота превращается в работу. По плану ФИПИ-2027 разделу принадлежат шесть номеров: №7–10 в первой части и №23, №24 во второй, а с 2027 года №23 проверяет только этот раздел. В банке по разделу 2909 задач с решениями.
Суть простыми словами
Раздел состоит из двух половин.
Молекулярная физика (2.1). Давление газа — удары молекул о стенки: p = n·k·T. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы E = 3/2·k·T, она зависит только от температуры. Уравнение Менделеева — Клапейрона p·V = ν·R·T связывает давление, объём и температуру, а изопроцессы — его частные случаи. Сюда же насыщенный пар, влажность и фазовые переходы.
Термодинамика (2.2). Внутренняя энергия одноатомного идеального газа U = 3/2·ν·R·T. Первый закон: Q = ΔU + A — полученная теплота идёт на нагрев газа и на работу газа. Работа при постоянном давлении A = p·ΔV, на pV-диаграмме это площадь под графиком. КПД тепловой машины η = A / Q_нагр, предел — цикл Карно: 1 − T_хол / T_нагр.
Где встречается на экзамене
Номера ниже взяты из обобщённого плана ФИПИ-2027 и совпадают с разметкой банка.
- 7 задание ЕГЭ физика: 1 балл, элементы 2.1.8–2.1.10, 2.1.12. В демо: 1,5 моль газа занимают 3V₀ при T₀ и p₀, сколько моль займут 6V₀ при T₀/2 и p₀/2 — ключ 3.
- 8 задание ЕГЭ физика: 1 балл, элементы 2.2.4–2.2.7, 2.2.9, 2.2.10 — теплота, фазовые переходы, работа газа, первый закон, КПД, Карно. В демо остывание чугунной болванки, ключ 240 кг.
- 9 задание ЕГЭ физика: 2 балла, все верные утверждения. В демо неон и гелий с пористой перегородкой, ключ 13.
- 10 задание ЕГЭ физика: 2 балла, как изменятся две величины; в демо график p–T, ключ 32.
- 23 задание ЕГЭ физика: 2 балла, расчёт с явной моделью. В демо аргон в сосуде с неплотным краном: найти, во сколько раз изменилось число молекул.
- 24 задание ЕГЭ физика: 3 балла. В демо влажность после снятия перегородки, ответ 60 %.
Влад Перетрухин в августе прогнозировал: №23 — «МКТ или Термодинамика», №24 — «без изменений вся термодинамика» (Telegram, 16.08.2026). Проект ФИПИ это подтверждает: оба номера — раздел 2.
Где ошибаются
- Ставят градусы Цельсия. В p·V = ν·R·T, p = n·k·T и E = 3/2·k·T только кельвины: T = t + 273. «Нагрели с 27 до 327 °C» — это вдвое по кельвинам (300 → 600 К), а не в 12 раз.
- Путают знак работы. A в первом законе — работа самого газа: при расширении A > 0, при сжатии A < 0. Если в условии «над газом совершили работу 100 Дж», то A = −100 Дж.
- Ищут изменение внутренней энергии там, где T не менялась. У идеального газа U зависит только от температуры. При изотерме ΔU = 0 и Q = A, даже если давление и объём сильно изменились.
- Сжимают насыщенный пар как обычный газ. При постоянной температуре давление насыщенного пара не меняется, лишний пар конденсируется. В демо №18 утверждение обратного — неверное.
- Забывают, что газ уходит. В демо №23 кран закрыт неплотно, число молекул меняется. Формулы изопроцессов там не работают, нужно p·V = N·k·T для начала и конца.
Шпаргалка за 30 секунд
Изохорный
- Что постоянно
- V
- Первый закон
- A = 0, Q = ΔU
- Ловушка
- на p–T — прямая через начало координат
Изобарный
- Что постоянно
- p
- Первый закон
- A = p·ΔV = ν·R·ΔT, Q = ΔU + A
- Ловушка
- работа не ноль
Изотермический
- Что постоянно
- T
- Первый закон
- ΔU = 0, Q = A
- Ловушка
- при сжатии газ отдаёт тепло
Адиабатный
- Что постоянно
- нет теплообмена
- Первый закон
- Q = 0, A = −ΔU
- Ловушка
- при расширении газ остывает
Цикл
- Что постоянно
- —
- Первый закон
- A_цикла = площадь цикла на pV
- Ловушка
- КПД считают от Q_нагр, а не от Q_хол
Газ под поршнем удобно погонять руками: в тренажёре «Уравнение Менделеева — Клапейрона: газ в сосуде» три опыта — молекулы, поршень, пар и роса, а в тренажёре «Первый закон термодинамики» видно, куда уходит тепло, и считается КПД цикла. По отдельности раздел разобран на страницах МКТ ЕГЭ физика и термодинамика ЕГЭ физика, а вторую часть раздела — №23 и №24 — можно решить с преподавателем на пробном занятии по физике.