Банк заданий
ЕГЭ по физике Задание №24 Молекулярная физика и термодинамика. Расчётная задача повышенного уровня сложности, МКТ и молекулярная физика

Бензол ($C_6H_6$) при температуре кипения $t=80~\mathrm{^\circ C}$ находится в вертикальном цилиндре, закрытом легким поршнем. После сообщения бензолу некоторого количества теплоты часть его превращается в пар, который при изобарном расширении совершает работу, поднимая поршень. Удельная теплота парообразования бензола $L=386\cdot 10^3~\mathrm{Дж/кг}$, а его молярная масса $M=78\cdot 10^{-3}~\mathrm{кг/моль}$. Какая часть подводимого к бензолу количества теплоты переходит в изменение его внутренней энергии? Объемом жидкого бензола и трением между поршнем и цилиндром пренебречь.

Предположение о том, что волновыми свойствами обладает каждая частица, лежит в основе гипотезы де Бройля. Для частицы массой $m$, имеющей скорость $v$, длина волны определяется как $\lambda=\frac{h}{mv}$, где $h=6,6\cdot 10^{-34}$ Дж $\cdot$ с - постоянная Планка. Для применения модели идеального газа должно выполняться условие: длина волны $\lambda$ должна быть, в частности, гораздо меньше среднего расстояния $l$ между молекулами газа. При температуре $T=0,08$ К для инертного газа гелия $l\approx\lambda$. Масса одной молекулы гелия равна $m=6,6\cdot 10^{-27}$ кг. Чему равна концентрация газа?

Камера объемом $5$ л заполнена смесью аргона и неона массой $10$ г. Температура и давление, поддерживаемые в камере, равны соответственно $80~^\circ С$ и $220$ кПа. Чему равно отношение массы неона к массе аргона?

Теплоизолированный цилиндр разделен подвижным теплопроводным поршнем на две части. В одной части цилиндра находится гелий, а в другой — аргон. В начальный момент температура гелия равна $300\,\text{К},$ а аргона — $900\,\text{К};$ объемы, занимаемые газами, одинаковы, а поршень находится в равновесии. Поршень медленно перемещается без трения. Теплоемкость поршня и цилиндра пренебрежимо мала. Чему равно отношение внутренней энергии гелия после установления теплового равновесия к его энергии в начальный момент?

В горизонтальной стеклянной трубке, запаянной с одного конца, находится столбик неизвестной жидкости длиной $l = 100\,\text{мм},$ который запирает столбик воздуха длиной $l_1 = 216\,\text{мм}.$ При переворачивании трубки в вертикальное положение (запаянным концом вверх) длина воздушного столбика становится $l_2 = 250\,\text{мм}.$ Определите плотность неизвестной жидкости $\rho,$ если трубка находится в воздухе при нормальном атмосферном давлении.

В теплоизолированном цилиндре объемом $V=20\ \text{л}$ под поршнем находится $1$ моль идеального одноатомного газа — неона — под давлением $p=10^5\ \text{Па}.$ Затем поршень сдвигается, и газ совершает работу $A=500\ \text{Дж}.$ Найдите изменение среднеквадратичной скорости теплового движения атомов неона в этом процессе.

В некотором процессе $1$–$2,$ который проводился с одним молем идеального одноатомного газа, среднеквадратичная скорость молекул газа возросла от $u_1=350\ \text{м/с}$ до $u_2=380\ \text{м/с}.$ При этом давление $p$ газа в процессе оставалось постоянным, и газ совершил работу $A=292\ \text{Дж}.$ Чему равна молярная масса $\mu$ этого газа?

Сосуд объемом $V=10\ \text{л}$ содержит смесь водорода и гелия общей массой $m=2\ \text{г}$ при температуре $t=27\ ^\circ\text{C}$ и давлении $p=200\ \text{кПа}.$ Каково отношение массы водорода к массе гелия в смеси?

С одним молем неона провели процесс, в котором газ из начального состояния с давлением $p_1=10^5\ \text{Па}$ и объемом $V_1=25\ \text{л}$ перешел в конечное состояние с объемом $V_2=50\ \text{л}.$ Давление при этом изменялось по линейному закону $p=p_0+\alpha V,$ где $\alpha=\dfrac{p_1}{2V_1}.$ На какую величину изменилась при этом среднеквадратичная скорость движения атомов неона?