Банк заданий
ЕГЭ по физике Задание №21 Молекулярная физика и электродинамика. Качественная задача, МКТ и термодинамика

В цилиндре, закрытом подвижным поршнем, находится идеальный газ. На рисунке показана диаграмма, иллюстрирующая изменение внутренней энергии $U$ газа и передаваемое ему количество теплоты $Q$. Опишите изменение объема газа при его переходе из состояния $1$ в состояние $2$, а затем в состояние $3$. Свой ответ обоснуйте, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

В сосуде, закрытом поршнем, находится при комнатной температуре воздух, относительная влажность которого равна $50\%$, а масса пара равна $m$. Поршень медленно вдвигают в сосуд, уменьшая его объем в $8$ раз, при постоянной температуре. Нарисуйте график зависимости массы воды, сконденсировавшейся в этом процессе, от объема сосуда.

На рисунке показана зависимость температуры $T$ от давления $p$ для разреженного одноатомного газа в процессе его нагревания. Как изменяются внутренняя энергия и объем газа (увеличивается, уменьшается, не изменяется) в процессах $1$-$2$, $2$-$3$ и $3$-$4$? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

Графическая зависимость давления $p$ постоянного количества аргона от его концентрации $n$ в процессе $1$-$2$-$3$ представлена на рисунке. Проанализировав график, определите, получает аргон теплоту или отдает в процессах $1$-$2$ и $2$-$3$. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

В открытую трубку $U$-образной формы, находящуюся в лабораторном шкафу, налили галинстан – аналог ртути, используемый в бытовых термометрах (рис. $1$). Далее правое колено трубки закрывают резиновой пробкой так, чтобы она плотно прижималась к внутренней стенке трубки (рис. $2$). Опишите изменение уровня галинстана в коленах трубки после увеличения температуры в лабораторном шкафу. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

В закрытой комнате нагревается воздух. Как изменятся относительная влажность и плотность водяных паров в комнате? Считайте, что парциальное давление паров не изменяется.

Стеклянный сосуд, содержащий влажный воздух при температуре $t_1 = 30 \, ^\circ \text{C},$ плотно закрыли крышкой и нагрели до $t_2 = 50 \, ^\circ \text{C}.$ Опираясь на законы молекулярной физики, объясните, как изменятся при этом парциальное давление водяного пара и относительная влажность воздуха в сосуде.

В одном из двух сосудов, находящихся под подвижными поршнями, находится насыщенный водяной пар, в другом — сухой воздух. При постоянной температуре поршни начинают медленно поднимать вверх, увеличивая объем сосудов в $2$ раза. На дне первого сосуда находится небольшое количество воды, причем к концу процесса вода испаряется не полностью. Постройте графики зависимости давления газов в сосудах от объема в этих процессах.

С $1$ молем идеального газа проводят процесс $1-2-3,$ график которого изображен в координатах $(n-p),$ где $n$ — концентрация газа, $p$ — его давление.

Постройте график этого процесса в координатах $(V-T),$ где $V$ — объем газа, $T$ — его температура. Объясните построение графика, опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики.

На рисунке представлен график процессов, происходящих с идеальным газом постоянной массы в координатах $(n, p),$ где $n$ — концентрация молекул газа, $p$ — его давление.

Постройте график этих процессов в координатах $(p, V),$ где $V$ — объем газа. Подробно опишите используемые при построении физические закономерности.

В стеклянном цилиндре под поршнем при комнатной температуре $t_0$ находится только водяной пар. Первоначальное состояние системы показано точкой на $pV$-диаграмме.

Медленно перемещая поршень, объем $V$ под поршнем изотермически уменьшают от $4V_0$ до $V_0.$ Когда объем достигает значения $2V_0,$ на стенках цилиндра появляется роса. Постройте график зависимости давления $p$ в цилиндре от объема $V$ на отрезке от $V_0$ до $4V_0$ и укажите используемые физические закономерности.

Две порции одного и того же идеального газа нагреваются в сосудах одинакового объема. Графики изохорных процессов представлены на рисунке в координатах $(p,T).$

Объясните, почему изохора $I$ лежит выше изохоры $II.$ Укажите используемые физические закономерности.

Две порции одного и того же идеального газа изотермически расширяются при одинаковой температуре. Графики процессов представлены на рисунке в координатах $(p,V).$

Объясните, почему изотерма $I$ лежит выше изотермы $II.$ Укажите используемые физические закономерности.

Для каждого из участков процесса, показанного на графике, определите, отдавал или принимал теплоту идеальный газ постоянной массы и состава.

Объясните свой ответ, используя законы термодинамики.

Цилиндрический сосуд разделен легким подвижным поршнем на две части. В одной части находится аргон, в другой — гелий. Концентрация атомов аргона в $2$ раза больше концентрации атомов гелия. Поршень может двигаться без трения. Определите отношение средней кинетической энергии теплового движения атома аргона к средней кинетической энергии атома гелия при равновесии поршня.

На $VT$-диаграмме показан процесс перехода постоянного количества разреженного газа из состояния $1$ в состояние $4$ через промежуточные состояния $2$ и $3.$

Определите, как изменялось давление газа $p$ на каждом из участков $1-2,\ 2-3$ и $3-4$: увеличивалось, уменьшалось или оставалось постоянным. Объясните ответ, используя физические законы.

На рисунке представлена зависимость концентрации $n$ идеального одноатомного газа от его давления $p$ в процессе $1-2-3.$ Количество вещества газа постоянно.

Постройте график этого процесса в координатах $(p,V),$ где $V$ — объем газа. Точка, соответствующая состоянию $1,$ уже отмечена:

Объясните построение, используя законы молекулярной физики.

Некоторое количество идеального одноатомного газа совершает процесс $1-2-3,$ показанный на $pT$-диаграмме.

Опишите изменение объема газа на каждом из участков процесса. Ответ поясните, указав используемые физические закономерности.

В сельской местности люди обычно живут в деревянных домах. Трубы, по которым в дом подается из уличного водопровода холодная вода, имеющая температуру $8-10^\circ C,$ опытные хозяева теплоизолируют и защищают от влаги, оборачивая влагоустойчивыми материалами с низкой теплопроводностью. Это, наряду с проветриванием, позволяет уменьшить сырость в доме. Объясните, опираясь на известные физические законы, зачем это делается и почему описанные процедуры уменьшают сырость.

Известно, что вечерняя роса на траве — это к хорошей, ясной погоде, а сухая трава — к пасмурной. Объясните с точки зрения физических законов и закономерностей, почему так.
Юный физик в летний вечер решил отправиться на прогулку и оценить, какая масса воды содержится в $1\ \text{м}^3$ влажного атмосферного воздуха. Какие приборы ему необходимо взять с собой для того, чтобы провести необходимые измерения? Какие справочные (табличные) значения понадобятся ему для проведения вычислений?

Стеклянный сосуд, содержащий влажный воздух при $t_1=20^\circ\mathrm{C},$ плотно закрыли крышкой и нагрели до $t_2=55^\circ\mathrm{C}.$ Опираться на законы молекулярной физики и объясните, как изменятся при этом парциальное давление водяного пара и относительная влажность воздуха в сосуде.

В результате работы увлажнителя воздуха парциальное давление водяного пара в комнате возросло, при этом температура воздуха не изменилась. Как изменились относительная влажность воздуха и плотность водяных паров в комнате? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.

Под прозрачный колпак вакуумного насоса помещен смоченный водой комок ваты и напущено немного дыма от горящей спички. После включения насоса и откачивания части воздуха под колпаком образуется туман. Если после этого прекратить откачку и напустить под колпак воздух, то туман почти мгновенно исчезает. Опыт показывает, что в отсутствии дыма от спички туман под колпаком при откачивании воздуха не образуется. Почему при напускании под колпак воздуха туман исчезает? Какую роль в процессе образования тумана играет дым от спички? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.

Садоводы осенью и весной часто уничтожают опавшие листья, сжигая их на костре. Развели костер, начали сыпать на него сверху листья. В каком случае костер будет лучше гореть и меньше дымить: если листья сухие и бросают их небольшими порциями, или листья сырые и их много? Объясните, основываясь на известных физических законах и закономерностях, почему это происходит.

В этом году зима была теплая и малоснежная. После нескольких небольших снегопадов в январе были длительные оттепели, сменявшиеся морозами, в феврале такая погода продолжилась, и пушистый снег постепенно превратился в жесткую массу, по которой можно было ходить, не проваливаясь. Опишите, основываясь на известных физических законах и закономерностях, процессы, происходившие в снегу и приведшие к его затвердеванию