Задание 30. Молекулярная физика (расчетная задача): все задания

Ответом к заданию по физике может быть целое число или конечная десятичная дробь (записывайте её через запятую, вот так: 2,5)

Версия для печати

1. Задание#T9779

Гелий в количестве

моль изобарно сжимают, совершая работу

кДж. При этом температура гелия уменьшается в раза:

Затем газ адиабатически расширяется, при этом его температура изменяется до значения

Найдите работу газа при адиабатном расширении.

Количество вещества в процессах остаётся неизменным.

Показать разбор

Возможное решение

1. При изобарном сжатии над гелием совершается работа, модуль которой

где – давление гелия в этом процессе,

изменение его объёма.

2. В соответствии с уравнением Клапейрона – Менделеева для этого процесса можно записать:

3. В адиабатном процессе (процессе без теплообмена) в соответствии с первым законом термодинамики сумма изменения внутренней энергии газа и его работы равна нулю:

При записи последнего соотношения учтено выражение для изменения внутренней энергии идеального одноатомного газа:

Преобразуя записанные уравнения с учётом соотношений температур, заданных в условии задачи, получаем:

Следовательно

Дж.

Ответ:

Дж.

Порядок назначения третьего эксперта

В соответствии с Порядком проведения государственной итоговой аттестации по образовательным программам среднего общего образования (приказ Минпросвещения России и Рособрнадзора от

зарегистрирован Минюстом России

« <…> По результатам первой и второй проверок эксперты независимо друг от друга выставляют баллы за каждый ответ на задания экзаменационной работы ЕГЭ с развернутым ответом. <…>

В случае существенного расхождения в баллах, выставленных двумя экспертами, назначается третья проверка. Существенное расхождение в баллах определено в критериях оценивания по соответствующему учебному предмету.

Эксперту, осуществляющему третью проверку, предоставляется информация о баллах, выставленных экспертами, ранее проверявшими экзаменационную работу».

Если расхождение составляет или более балла за выполнение задания, то третий эксперт проверяет только те ответы, которые вызвали столь существенное расхождение.

Это задание взято из демовариантов ФИПИ 2018-2020

Это задание решали 8 тыс. раз. С ним справились 19% пользователей.

2. Задание#T3861

В вертикальный теплоизолированный стакан калориметра объёмом

см налили до краёв воду при температуре

, а затем опустили туда кусок алюминия массой

г, находящийся при температуре

Какой объём льда окажется в стакане после установления теплового равновесия? Теплоёмкостью стакана и поверхностным натяжением воды можно пренебречь. Плотность льда

г/см.

Показать разбор

Возможное решение

Выясним, какое количество теплоты необходимо для нагревания куска алюминия с удельной теплоёмкостью Дж/(кг) от температуры до : Дж.
Объём куска алюминия (плотностью г/см) равен см, и после его погружения в стакан часть воды вытечет, её объём уменьшится на величину и станет равным см, а её масса г (здесь г/см).
Найдём теперь, какое количество теплоты может выделиться при охлаждении массы воды теплоёмкостью Дж/(кг) от температуры до : Дж.
Поскольку , то вода начнёт замерзать при , и её теплота кристаллизации пойдёт на нагревание алюминия. Всего замерзнет масса воды, равная г, которая займет объём см в виде льда, примёрзшего к куску алюминия ( г/см, Дж/г).

Ответ:

в стакане останется лёд объёмом

см

Критерии оценивания выполнения задания	Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I. Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: уравнения теплового баланса и выражения для связи массы, плотности и объёма вещества, а также теплоты кристаллизации определённой массы вещества); . Описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); . Проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV. Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту , представлены не в полном объёме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т.п.). И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. ИЛИ В решении отсутствует одна из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В одной из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в , , балла
Максимальный балл

Это задание составили эксперты «СтатГрада» для Яндекса

3. Задание#T3843

В вертикальный теплоизолированный стакан калориметра объёмом

см налили до краёв воду при температуре

, а затем опустили туда кусок железа массой

г, находящийся при температуре

. Какая температура установится в стакане после достижения системой теплового равновесия? Теплоёмкостью стакана и поверхностным натяжением воды можно пренебречь.

Показать разбор

Возможное решение

Выясним, какое количество теплоты необходимо для нагревания куска железа с удельной теплоёмкостью Дж/(кг) от температуры до : Дж.
Объём куска железа (плотностью г/см) равен см, и после его погружения в стакан объём воды уменьшится на эту величину, так что объём воды станет равен см, а её масса г (здесь г/см).
Найдём теперь, какое количество теплоты может выделиться при охлаждении массы воды теплоёмкостью Дж/(кг) от температуры до : Дж.
Поскольку , то вода не замёрзнет, и в стакане после установления теплового равновесия останется жидкая вода массой г при температуре . Эту температуру найдём из уравнения теплового баланса: , откуда .

Ответ: в стакане установится температура

Критерии оценивания выполнения задания	Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: уравнения теплового баланса и выражение для связи массы, плотности и объёма вещества); II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); III) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.). И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/ вычислениях пропущены логически важные шаги. И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка.
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в , , балла.
Максимальный балл

Это задание составили эксперты «СтатГрада» для Яндекса

4. Задание#T3798

В тепловом двигателе в качестве рабочего тела используется идеальный газ, а цикл состоит из двух изохор

и двух адиабат

(см. рисунок). Известно, что в адиабатических процессах температура газа изменяется в

раза (растёт в процессе

и падает в процессе

В тепловом двигателе в качестве рабочего тела используется идеальный газ, а цикл состоит из двух изохор ... и ... и двух адиабат ... и ... (см. рисунок). Известно, что в адиабатических процессах температура газа изменяется в ... раза (растёт в процессе ... и падает в процессе ...).

Найдите КПД цикла.

Показать разбор

Возможное решение

Работа газа за весь цикл равна, согласно первому началу термодинамики, суммарному количеству теплоты, полученной и отданной газом в цикле.
Газ получает теплоту на изохоре в количестве и отдаёт её на изохоре в количестве , где – теплоёмкость данного количества газа при постоянном давлении.
Работа газа за цикл, таким образом, равна .
КПД равен отношению работы к полученной теплоте:
Поскольку по условию и , то .

Ответ:

Критерии оценивания выполнения задания	Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I. Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: первое начало термодинамики, выражение для количества теплоты, полученной газом в процессе при постоянном объёме, а также формула для КПД цикла теплового двигателя); . Описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); . Проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV. Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту , представлены не в полном объёме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т.п.). И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. ИЛИ В решении отсутствует одна из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В одной из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в , , балла
Максимальный балл

Это задание составили эксперты «СтатГрада» для Яндекса

5. Задание#T3587

В тепловом двигателе в качестве рабочего тела используется идеальный газ, а цикл состоит из двух изохор

и двух адиабат

(см. рисунок). Известно, что в адиабатических процессах температура газа изменяется в раз (растёт в процессе

и падает в процессе

Найдите , если КПД цикла равен

Показать разбор

Возможное решение

Работа газа за весь цикл равна, согласно первому началу термодинамики, суммарному количеству теплоты, полученной и отданной газом в цикле.
Газ получает теплоту на изохоре в количестве и отдаёт её на изохоре в количестве , где – теплоёмкость данного количества газа при постоянном давлении.
Работа газа за цикл, таким образом, равна .
КПД равен отношению работы к полученной теплоте:
Поскольку по условию и , . Отсюда .

Ответ:

Критерии оценивания выполнения задания	Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I. Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: первое начало термодинамики, выражение для количества теплоты, полученной газом в процессе при постоянном объёме, а также формула для КПД цикла теплового двигателя); . Описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); . Проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV. Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту , представлены не в полном объёме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т.п.). И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. ИЛИ В решении отсутствует одна из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В одной из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в , , балла
Максимальный балл

Это задание составили эксперты «СтатГрада» для Яндекса

6. Задание#T1816

Воздушный шар, оболочка которого имеет массу

кг и объём

м, наполняется при нормальном атмосферном давлении горячим воздухом, нагретым до температуры

Воздушный шар, оболочка которого имеет массу ... кг и объём ... м..., наполняется при нормальном атмосферном давлении горячим воздухом, нагретым до температуры ....

Определите максимальную температуру окружающего воздуха, при которой шар начнёт подниматься. Оболочка шара нерастяжима и имеет в нижней части небольшое отверстие.

Показать разбор

Возможное решение

Условие, соответствующее подъёму шара:

где — масса оболочки, — масса воздуха внутри оболочки, или

где – плотность окружающего воздуха, – плотность воздуха внутри оболочки, – объём шара.

Для воздуха внутри шара

, или

, где – атмосферное давление, – температура воздуха внутри шара. Соответственно, плотность воздуха снаружи

, где – температура окружающего воздуха.

Ответ:

Критерии оценивания выполнения задания	Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I. Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: выражение для силы Архимеда, связь массы и плотности, уравнение Менделеева – Клапейрона, условие подъёма шара); . Описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); . Проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV. Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту , представлены не в полном объёме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т.п.). И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка.
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. ИЛИ В решении отсутствует одна из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В одной из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в , , балла
Максимальный балл

Это задание взято из демовариантов ФИПИ 2018-2020

0 баллов сегодня

дней без пропуска

пт

сб

вс

пн

вт

ср

чт