Задание 9 ЕГЭ по физике

Гелий проходит через перегородку и распределяется поровну: по 1 моль в каждой части. Неон остаётся слева (1 моль).

1 — верно: слева по 1 моль гелия и неона в одинаковом объёме. 2 — неверно: оба газа одноатомные, количества и температуры равны — внутренние энергии равны. 3 — верно: слева 2 моль, справа 1 моль. 4 — неверно: в 2 раза, а не в 1,5. 5 — неверно: слева было 1 моль, стало 2 — давление выросло в 2 раза.

Ответ: 13.

Проверяются свойства насыщенного пара и особенности нагревания и кипения воды.

Испарение воды под крышкой поддерживает высокую влажность, поэтому утверждать, что относительная влажность уменьшается, нельзя: утверждение 1 неверно.

При нагревании повышается температура пара и увеличивается количество испарившейся воды, поэтому внутренняя энергия пара возрастает: утверждение 2 верно.

Давление насыщенного водяного пара при повышении температуры растёт, а не уменьшается: утверждение 3 неверно.

При атмосферном давлении 760 мм рт. ст. вода кипит примерно при 100 °С; для передачи теплоты воде дно должно быть немного горячее: утверждение 4 верно.

Плотность насыщенного пара увеличивается с температурой: утверждение 5 верно.

Ответ: 245.

Задание проверяет нагревание и плавление вещества: Q = cmΔt, при плавлении поглощённая теплота увеличивает внутреннюю энергию.

1 — неверно: температуру кипения по этому графику определить нельзя; показано плавление при 40 °C.

2 — неверно: в точке 1 плавление только начинается, а заканчивается в точке 2.

3 — неверно: c = ΔQ/(mΔt), поэтому для твёрдого вещества c = 40/(m · 40), а для жидкости c = 80/(m · 40); теплоёмкости различаются вдвое.

4 — неверно: на плавление требуется Q = 80 − 40 = 40 Дж.

5 — верно: на участке 1–2 вещество поглощает теплоту при постоянной температуре, его внутренняя энергия увеличивается.

Ответ: 5.

Задание проверяет определение температуры и объёма по графику p(ρ), а также первый закон термодинамики.

1 — верно: в процессе 1−2 плотность постоянна, поэтому объём V = m/ρ не меняется и работа газа равна нулю.

2 — неверно: при переходе 3−1 плотность уменьшается, газ расширяется и совершает положительную работу, а его температура растёт, поэтому Q = ΔU + A > 0 — газ получает теплоту.

3 — верно: T = Mp/(Rρ), причём отношения p/ρ в состояниях 1, 2 и 3 равны соответственно 2p₀/ρ₀, p₀/ρ₀ и p₀/(2ρ₀), поэтому температура минимальна в состоянии 3.

4 — неверно: в процессе 2−3 давление постоянно, плотность растёт, поэтому температура и внутренняя энергия U = 3νRT/2 уменьшаются.

5 — неверно: T₁/T₃ = 4, поэтому при переходе 3−1 внутренняя энергия увеличивается в 4 раза.

Ответ: 13.

Задание проверяет свойства насыщенного пара и особенности кипения.

1 — неверно: за несколько часов пар под крышкой стал насыщенным, поэтому при медленном нагревании относительная влажность остаётся около 100 %: φ = p/pнас · 100 %.

2 — неверно: при переходе воды в пар расстояния между молекулами увеличиваются и потенциальная энергия их взаимодействия возрастает.

3 — неверно: при нагревании давление насыщенного водяного пара увеличивается; постоянство атмосферного давления не означает постоянства парциального давления пара.

4 — верно: при давлении 760 мм рт. ст. вода кипит примерно при 100 °C, а медное дно должно быть немного горячее для передачи теплоты воде.

5 — верно: с ростом температуры плотность насыщенного водяного пара увеличивается.

Ответ: 45.

Задание проверяет чтение графика V–T и применение формул p = νRT/V, U = 3νRT/2 и n = N/V.

1 — верно: CD лежит на прямой, проходящей через начало координат, поэтому V/T постоянно и давление постоянно; объём уменьшается, следовательно, работа внешних сил положительна.

2 — неверно: на DA температура постоянна, объём увеличивается, поэтому давление уменьшается.

3 — верно: на AB растут температура и объём, поэтому ΔU > 0, A > 0 и газ получает тепло: Q = ΔU + A > 0.

4 — верно: в состоянии D объём минимален, поэтому при постоянном числе атомов концентрация n = N/V максимальна.

5 — неверно: на BC температура увеличивается, поэтому внутренняя энергия газа растёт.

Ответ: 134.

Задание проверяет свойства насыщенного пара и изотермических процессов.

1 — верно: на участке a → b объём растёт при постоянных температуре и давлении насыщенного пара, поэтому вода испаряется и масса капли уменьшается.

2 — неверно: на участке b → c после полного испарения капли пар расширяется изотермически, поэтому в школьной модели идеального газа ΔU = 0 и Q = A > 0 — теплота подводится.

3 — неверно: в состоянии a пар находится в равновесии с каплей воды и является насыщенным.

4 — неверно: при испарении увеличивается масса пара, поэтому при постоянной температуре его внутренняя энергия растёт.

5 — верно: на участке b → c масса пара постоянна, объём увеличивается, поэтому плотность ρ = m/V уменьшается.

Ответ: 15.

Задание проверяет кристаллизацию и связь скорости охлаждения с теплоёмкостью.

1 — верно: постоянная температура 232 °C при отводе теплоты соответствует кристаллизации, а температура плавления в тех же условиях равна температуре кристаллизации.

2 — неверно: через 20 мин идёт кристаллизация, поэтому присутствуют жидкая и твёрдая фазы.

3 — неверно: жидкость охлаждается на 8 °C за 5 мин, а твёрдое вещество — на 14 °C за 5 мин; при постоянной мощности теплоотвода P теплоёмкость определяется соотношением c = PΔt/(m|ΔT|), поэтому она различается.

4 — верно: через 30 мин температура равна 230 °C, то есть ниже температуры кристаллизации, и вещество уже твёрдое.

5 — неверно: кристаллизация начинается между 10 и 15 мин и заканчивается между 25 и 30 мин, поэтому длится менее 20 мин.

Ответ: 14.

Задание проверяет связь влажности воздуха с парциальным давлением водяного пара.

При одинаковой температуре из p = nkT и ρ = pM/(RT) следует: чем больше давление пара, тем больше концентрация его молекул и плотность.

1 — неверно: плотность пара в среду больше; 2 — неверно: относительная влажность φ = p/pнас · 100% в среду также больше.

3 — верно: концентрация молекул пара в среду больше; 4 — верно: давление насыщенного пара зависит от температуры и в оба дня одинаково.

5 — неверно: масса пара в объёме 1 м³ равна m = ρV и в среду больше.

Ответ: 34.

Задание проверяет связь температуры, давления, концентрации и скорости частиц идеального газа.

1 — неверно: температура гелия T₁ = 127 + 273 = 400 К, что выше температуры аргона 300 К.

2 — верно: v = √(3RT/M), поэтому v₁/v₂ = √((400/300) · (40/4)) ≈ 3,65.

3 — неверно: при одинаковых объёмах p₁/p₂ = ν₁T₁/(ν₂T₂) = 2 · 400/300 = 8/3.

4 — неверно: концентрация n = νNₐ/V, поэтому в первом сосуде она в 2 раза больше.

5 — верно: средняя кинетическая энергия частицы E = 3kT/2, поэтому E₂/E₁ = 300/400 = 0,75.

Ответ: 25.

Задание проверяет нагревание и плавление вещества: Q = mcΔt при нагревании и Q = λm при плавлении.

1 — верно: точка 2 соответствует концу участка плавления, после которого температура жидкости повышается.

2 — неверно: на участке 0–1 вещество нагревается, поэтому его внутренняя энергия увеличивается.

3 — верно: плавление происходит при постоянной температуре 40 °C.

4 — неверно: c = ΔQ/(mΔt), поэтому cж/cтв = (100 кДж/40 °C)/(40 кДж/40 °C) = 2,5, то есть теплоёмкость жидкости больше.

5 — верно: на плавление при постоянной температуре затрачено 80 кДж − 40 кДж = 40 кДж.

Ответ: 135.

Задание проверяет связь температуры, давления, объёма и скорости молекул: T = pV/(νR), ρ = m/V, v = √(3RT/M).

1 — неверно: произведение pV максимально в состоянии 3, поэтому там максимальна и температура.

2 — верно: на участке 1–2 давление постоянно, объём увеличивается от V₀ до 2V₀, поэтому T₂/T₁ = 2.

3 — верно: на участке 2–3 объём постоянен, давление растёт от 2p₀ до 3p₀, поэтому T₃/T₂ = 3/2 = 1,5.

4 — неверно: минимальная плотность соответствует максимальному объёму, то есть состояниям 2 и 3.

5 — неверно: T₃/T₁ = 3, поэтому среднеквадратичная скорость увеличилась в √3 раза, а не в 6 раз.

Ответ: 23.

Задание проверяет чтение графика V(T) и применение формул pV = νRT, U = 3νRT/2 и Q = ΔU + A, где A — работа газа.

1 — неверно: концентрация n = N/V максимальна при минимальном объёме, а в состоянии B объём максимален.

2 — верно: на участке AB температура и объём увеличиваются, поэтому ΔU > 0, A > 0 и Q > 0.

3 — верно: участок BC вертикален, температура постоянна, поэтому внутренняя энергия идеального газа не меняется.

4 — неверно: CD лежит на прямой, проходящей через начало координат, поэтому давление постоянно, однако объём уменьшается и работа газа отрицательна.

5 — неверно: на участке DA объём постоянен, но температура уменьшается, поэтому давление также уменьшается.

Ответ: 23.

Задание проверяет связь параметров идеального газа и первый закон термодинамики: p = 2nĒк/3, Ēк = 3kT/2, Q = ΔU + A.

1 — верно: участок 1–2 лежит на прямой, проходящей через начало координат, поэтому p/Ēк и концентрация n постоянны.

2 — неверно: на 1–2 газ нагревается при постоянном объёме, поэтому получает теплоту.

3 — неверно: на 2–3 средняя кинетическая энергия и температура постоянны, но давление растёт, поэтому газ сжимается.

4 — верно: при изотермическом сжатии ΔU = 0 и A < 0, следовательно, Q < 0 — газ отдаёт теплоту.

5 — неверно: постоянная средняя кинетическая энергия означает постоянную температуру.

Ответ: 14.

Задание проверяет свойства насыщенного пара при изотермическом сжатии: его давление и плотность при постоянной температуре постоянны.

1 — верно: на участке b→c объём уменьшается при постоянном давлении насыщенного пара, часть пара конденсируется и его масса уменьшается.

2 — неверно: на участке a→b пар изотермически сжимают, поэтому в школьной модели идеального газа ΔU = 0, A < 0 и Q = ΔU + A < 0 — теплота отводится.

3 — верно: точка b соответствует началу конденсации, следовательно, пар в ней насыщенный.

4 — неверно: на участке a→b температура и масса пара постоянны, поэтому в модели идеального газа внутренняя энергия не изменяется.

5 — неверно: на участке b→c плотность насыщенного пара остаётся постоянной, поскольку температура не меняется.

Ответ: 13.

Задание проверяет свойства насыщенного пара и относительную влажность: φ = ρ/ρнп · 100%.

1 — неверно: при 23 °C жидкая вода ещё есть, пар насыщенный и влажность равна 100%.

2 — верно: первоначальная масса пара равна 0,0136 кг/м³ · 1 м³ = 13,6 г, а для насыщения при 25 °C нужно 23 г, поэтому из 10 г воды испарится 9,4 г и останется 0,6 г.

3 — неверно: при нагревании вода испаряется, количество вещества газовой смеси увеличивается, поэтому её давление не пропорционально абсолютной температуре.

4 — верно: длительное пребывание пара в равновесии с жидкой водой при 289 К означает, что пар насыщенный.

5 — неверно: для сухого воздуха количество вещества и объём постоянны, поэтому его парциальное давление p = νRT/V растёт при нагревании.

Ответ: 24.

Задание проверяет первый закон термодинамики и чтение графика в координатах p–T: pV = νRT, U = 3νRT/2, Q = ΔU + A.

1 — верно: расширение BC происходит при более высокой температуре, чем сжатие DA, поэтому работа газа за цикл положительна.

2 — верно: AB — изохорное нагревание, поэтому A = 0, ΔU > 0 и Q > 0.

3 — неверно: на BC температура постоянна, поэтому внутренняя энергия не изменяется.

4 — неверно: на CD отношение p/T постоянно, объём не изменяется и работа равна нулю.

5 — неверно: на DA температура постоянна, но давление растёт, поэтому газ сжимается.

Ответ: 12.