Задание 7 ЕГЭ по физике

Задание проверяет свойства ненасыщенного и насыщенного пара при изотермическом сжатии. При 100 °С давление насыщенного водяного пара составляет примерно 100 кПа, поэтому первоначально пар ненасыщенный. Если бы конденсации не было, после сжатия давление составило бы p₂ = 3p₁ = 120 кПа. Однако при достижении 100 кПа пар становится насыщенным, и дальнейшее сжатие сопровождается конденсацией при постоянном давлении. Ответ: 100.

Задание проверяет связь абсолютной температуры со средней кинетической энергией теплового движения частиц. Для одноатомного идеального газа E = (3/2)kT, поэтому энергия прямо пропорциональна абсолютной температуре. Уменьшение энергии в 3 раза означает такое же уменьшение температуры: T₂ = T₁/3 = 600 К/3 = 200 К. Ответ: 200.

Задание проверяет связь давления со средней энергией теплового движения атомов. Основное уравнение МКТ имеет вид p = (2/3)nE, где E — средняя кинетическая энергия поступательного движения одного атома. Отсюда E₂/E₁ = (p₂/p₁)/(n₂/n₁) = 2/6 = 1/3. Следовательно, средняя энергия уменьшилась в 3 раза. Ответ: 3.

Задание проверяет связь относительной влажности с давлением водяного пара. Относительная влажность φ = (p/pₙ) · 100%, где pₙ — давление насыщенного пара при данной температуре. При неизменной температуре pₙ постоянно, а уменьшение объёма в 2 раза увеличивает давление ненасыщенного пара в 2 раза. Поэтому φ₂ = 2 · 30% = 60%; насыщение не достигается, конденсация не происходит. Ответ: 60.

Задание проверяет зависимость давления газа от температуры при постоянном объёме.

Для неизменного количества идеального газа при постоянном объёме p/T = const.

Следовательно, p₂/p₁ = T₂/T₁: при увеличении давления втрое абсолютная температура тоже увеличивается втрое.

Конечная температура T₂ = 3 · 273 = 819 К.

Ответ: 819.

Задание проверяет применение уравнения состояния идеального газа к графику в координатах p и V. При постоянном количестве вещества из pV = νRT следует T₁/T₂ = p₁V₁/(p₂V₂). По рисунку p₁ = 2p₀, V₁ = 4V₀, p₂ = 4p₀, V₂ = V₀. Тогда T₁/T₂ = (2 · 4)/(4 · 1) = 2, то есть температура уменьшится в 2 раза.

Ответ: 2.

Задание проверяет определение относительной влажности: φ = p/pнас. При температуре 100 °C давление насыщенного водяного пара принимают приблизительно равным 100 кПа. Следовательно, парциальное давление p = φpнас = 0,70 · 100 = 70 кПа.

Ответ: 70.

Задание проверяет связь абсолютной температуры со среднеквадратичной скоростью молекул. Из формул E = mv²/2 и E = 3kT/2 следует T = mv²/(3k), где v — среднеквадратичная скорость. Для одного и того же газа температура пропорциональна квадрату этой скорости. Поэтому при уменьшении скорости в 5 раз температура уменьшается в 5² = 25 раз.

Ответ: 25.

Задание проверяет изменение относительной влажности при изотермическом сжатии воздуха.

Относительная влажность φ = (p/pₙ) · 100%, причём при постоянной температуре давление насыщенного пара pₙ неизменно.

До насыщения количество водяного пара сохраняется, поэтому из pV = const следует: уменьшение объёма в 2 раза увеличивает давление пара в 2 раза.

Влажность достигает φ₂ = 2 · 50% = 100%, и пар становится насыщенным.

Ответ: 100.

Задание проверяет закон изохорного процесса для идеального газа. При постоянных объёме и количестве вещества p/T = const, поэтому p₂/p₁ = T₂/T₁. Абсолютная температура уменьшается в 4 раза, следовательно, давление также уменьшается в 4 раза. Ответ: 4.

Задание проверяет свойства насыщенного пара при постоянной температуре. Пока в сосуде остаётся вода, её испарение поддерживает пар насыщенным при медленном расширении. Давление насыщенного пара при неизменной температуре постоянно, поэтому из p = nkT следует постоянство концентрации молекул. Следовательно, n₂/n₁ = 1. Ответ: 1.

Задание проверяет применение газовых законов к процессу на pV-диаграмме. На графике объём постоянен: V₁ = V₂ = 3 м³, а давление возрастает с 20 кПа до 40 кПа. Для неизменного количества идеального газа pV/T = const, поэтому при постоянном объёме T₂/T₁ = p₂/p₁. Получаем T₂ = 250 К · (40 кПа / 20 кПа) = 500 К. Ответ: 500.

Задание проверяет основное уравнение молекулярно-кинетической теории: p = (2/3)nE. Здесь n — концентрация молекул, E — средняя кинетическая энергия их поступательного теплового движения. При неизменной концентрации давление прямо пропорционально средней кинетической энергии. Поэтому уменьшение энергии в 16 раз приводит к уменьшению давления в 16 раз.

Ответ: 16.

Задание проверяет связь давления со средней кинетической энергией атомов газа. Основное уравнение МКТ: p = (2/3)nE, где n — концентрация, E — средняя кинетическая энергия поступательного движения атома. Следовательно, E₂/E₁ = (p₂/p₁)/(n₂/n₁) = (1/2)/(1/6) = 3. Энергия увеличилась в 3 раза. Ответ: 3.

Задание проверяет определение относительной влажности воздуха. Она вычисляется по формуле φ = (p/pнас) · 100%, где p — парциальное давление водяного пара, а pнас — давление насыщенного пара при той же температуре. По условию p/pнас = 1/2,5, поэтому φ = 100%/2,5 = 40%. Ответ: 40.

Задание проверяет связь давления газа с концентрацией молекул и средней энергией их поступательного движения. Основное уравнение МКТ: p = (2/3)nE, где E — средняя кинетическая энергия молекулы. Поэтому n₂/n₁ = (p₂/p₁) · (E₁/E₂) = 4 · 2 = 8. Ответ: 8.

Задание проверяет связь давления и температуры при изохорном процессе. При постоянных объёме и массе газа p₁/T₁ = p₂/T₂. Поскольку T₂ = 2T₁, давление также удваивается: p₂ = 2p₁. Тогда увеличение давления Δp = p₂ − p₁ = p₁ = 75 кПа. Ответ: 75.

Задание проверяет применение уравнения состояния идеального газа. При постоянной массе газа pₐVₐ/Tₐ = pᵦVᵦ/Tᵦ. Отсюда Vᵦ = Vₐ · (pₐ/pᵦ) · (Tᵦ/Tₐ) = 4 · 10⁻³ м³ · (1,0/0,5) · (600/300) = 16 · 10⁻³ м³. В таблице объём указан в единицах 10⁻³ м³, поэтому в клетку нужно внести число 16. Ответ: 16.

Задание проверяет связь относительной влажности с давлением водяного пара. Относительная влажность φ = (p/pₙₐₛ) · 100%, причём при неизменной температуре давление насыщенного пара pₙₐₛ постоянно. При уменьшении объёма в 1,5 раза давление пара увеличивается в 1,5 раза, пока пар остаётся ненасыщенным. Получаем φ₂ = 40% · 1,5 = 60%; это меньше 100%, поэтому конденсация не начинается. Ответ: 60.

Задание проверяет зависимость давления идеального газа от концентрации частиц и температуры. По уравнению p = nkT отношение давлений равно p₂/p₁ = (n₂/n₁) · (T₂/T₁). Подставляем изменения величин: p₂/p₁ = (1/3) · 1,5 = 0,5. Значит, p₂ = 60 · 0,5 = 30 кПа. Ответ: 30.