ЕГЭ ПО ФИЗИКЕ Web-репетитор pomogala.ru ЗАДАНИЕ А8

Это задание продожает тему "молекулярно-кинетическая теория", МКТ. Начало посмотрите в разборе задачи А7.

Во многих задачках идёт речь об идеальном газе. Что такое идеальный газ?

Вообще газ - это вещество в газооборазном состояниии. Например, окружающий нас воздух - это смесь разных газов. А могут быть и "чистые" газы - водород, кислород, азот. Газ отличается от жидкостей и твёрдых тел тем, что молекулы в нём очень слабо взаимодействуют между собой, спокойно себе летают по всему сосуду. Физики говорят об "идеальном газе" - в нём молекулы вообще не притягиваются, не отталкиваются, только отскакивают, как бильярдные шарики, при соударении друг от друга или со стенками сосуда. Реальный сильно разрежённый газ можно считать идеальным.

Говоря о газе, обязательно учитывают три его характеристики: ОБЪЁМ, ДАВЛЕНИЕ, ТЕМПЕРАТУРУ.

Объём. Жидкость, например, имеет объем 1 литр. В какой стакан, банку или бутылку её не налей - всё равно будет один литр. Просто банка будет заполнена не вся. Объём жидкости всегда постоянный. И у твёрдых тел тоже. А вот с газами не так. Газ заполняет равномерно весь сосуд, в котором он находится. Молекулы же не связаны между собой, вот они и разлетаются по всему сосуду. Только, конечно, если из маленького сосуда газ выпустить в большой - то он станет более разрежённым. Число молекул в единице объема (или, как говорят, концентрация) станет меньше. Объем обозначают букврй V и измеряют в кубических метрах.

Давление. Давление мы чувствуем, если трогаем мяч или автомобильное колесо. В колесе даже можно измерить давление, прижав к нему специальный прибор - МАНОМЕТР. Единица давления - это какая сила действует на единичную площадку. Технари долго применяли единицу давления - киллограмм на квадратный сантиметр. Но всё-таки перешли на международную систему СИ. В этой системе единица давления 1 Ньютон на 1 квадратный метр называется 1 Паскаль. Есть такой анекдот для запоминания единицы давления. Играют в прятки Галилей, Ньютон и Паскаль. Галилей закрыл глаза, считает. Паскаль убежал далеко, спрятался. А Ньютон никуда не побежал, просто нарисовал вокруг себя квадрат со стороной 1 метр. Галилей открывает глаза: "Туки-луки Ньютон!" "Не! Я не Ньютон! Ньютон на квадратный метр - это Паскаль!

А отчего возникает давление с точки зрения молекулярно-кинетической теории? Да! Молекулы ударяются по стенкам мяча или автомобильной камеры изнутри, их много, вот они все вместе и давят. В МАКРОМИРЕ мы это ощущаем, как давление, а в МИКРОМИРЕ - это удары летящих молекул. Каждая летящая молекула обладает кинетической энергией "ЭМ ВЭ КВАДРАТ". Поэтому давление пропорционально и массе молекул, и квадрату их средней скорости и концентрации молекул (их числу в единичном объеме газа)

Температура. Что такое температура в МАКРОМИРЕ мы все прекрасно знаем. Правда, в данном разделе физики принято считать температуру по шкале Кельвина. Ноль по Кельвину - это -273 градуса по Цельсию. Его еще называют "абсолютный ноль", потому что ниже никакое тело охладить невозможно. Переводить понятно как. 10 Кельвинов равно -263 градусов Цельсия. И так далее. Температура по Кельвину обозначается БОЛЬШОЙ буквой Т.
А в МИКРОМИРЕ температура определяется скоростью движени молекул. Чем больше их скорость - тем выше температура газа.

А есть ещё основное уравнение МКТ, выраженное через параметры МАКРОМИРА

Его нередко применяют при решении задач, в неём k - это постоянная Больцмана, её значение есть в справочном материале в начале бланка ЕГЭ.

Как зависят друг от друга объем, давление и температура?

Разные ученые долго экспериментировали, чтобы выяснить, как эти три величины - объём, давление, температура - зависят друг от друга. Будем накачивать велосипедную камеру. Давление в ней растет? Да. А объем? Тоже увеличивается, она же резиновая, растягивается. А температура? Тоже растет, насос даже на конце горячий! Всё изменяется, непонятно каким образом.Для выяснения надо как-то искуственно отключить один параматр. Например, накачивать не резиновую камеру, а стальной балон. Его объем не увеличивается, он же не растягивается. Зато можно проследить, как изменяются давление и температура при неизменном объеме. Такой процесс называется ИЗОХОРНЫМ (от греческих слов ИЗО - равный и ХОРА - занимаемое место).

То есть, если давление повысить в 2 раза, то и температура повысится в два раза, если давление повысить в 3 раза - то и температура повысится в три раза. Поэтому график в осях р и Т прямая линия, график прямопропорциональной зависимости. Он называется ИЗОХОРА. Ну, а если строить график в других осях, где присутствует объем V - то это такая прямая, которая перпендикулярна оси объема.

Можно сделать так - двигать поршень по цилиндру, изменять объём и замерять давление. Но в это время или отводить тепло от цилиндра (если газ сжимается) или подводить тепло к цилиндру (если газ расширяется). Так, чтобы вмонтированный в установку градусник показал неизменную температуру. Такой процесс - при неизменной температуре - называется ИЗОТЕРМИЧЕСКИМ (терма - по гречески - температура).

ИЗОТЕРМА, построенная в осях Р и V, представляет собой гиперболу. Гипербола обладает удивительным свойством. Взять любую точку на ней, найти координату икс и координату игрек, умножить их друг на друга - и для любой точки получится одно и то же число.

Ну и, наконец, можно сделать опыт, чтобы не росло давление, а увеличивался объём при нагревании. Этот процесс называется ИЗОБАРНЫМ (БАР - это давление, есть даже прибор БАРОМЕТР)

Пример А8 - 1 (из демоварианта 2014 года)

Решение. Мы видим, что при переводе газа из состояния 1 в состояние 2 оба параметра - и давление и концентрация уменьшаются. А концентрация - число молекул в единице объёма - это практически то же самое, что и плотность газа. Поэтому утверждение А, конечно же, неверно.
А со вторым утверждением как? Давление падает. Это может быть потому, что газ из сосуда куда-то выпускают, откачивают, или двигают поршень, чтобы увеличивался объем и газ расширялся. Но если бы газ выпускали или откачивали - его масса в сосуде бы уменьшилась. А нет, сказано в условии, что масса остается постоянной. Значит, газ просто РАСШИРЯЕТЯ. Но изотермическое ли это расширение? Происходит ли оно при постоянной температуре? Ответ на этот вопрос даёт график. Это график прямой пропроциональности - прямая, проходящая через начало координат. Из школьной алгебры ма знаем, что такой график соответствует функции у = kх, где k - не переменная, а некоторое постоянное число.

А теперь посотрим на основное уравнение МКТ, которое связывает давление и концентрацию. График лишь тогда будет представлять собой прямую, если k и Т - величины постоянные. k -она сама по себе постоянная, выходит, что и Т - постоянная.

Значит процесс расширения газа ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ.
Правильный ответ к этой задаче №2.

Вот поглядите ролик с Ютуба, где разбирают эту задачку

Пример А8 - 2 (из демоварианта 2013 года)

Решение прекрасно рассказано в этом ролике:

Пример А8 - 3 (из демоварианта 2012 года)

Не думайте, что 12-ый год - это было давно и неправда. Такие задачки вполне себе могут попасться. Но она лёгкая. Изотермическое - значит температура не изменяется. Она не изменяется или на участке DA или BC. При сжатии давление увеличивается. Значит верный ответ № 4.

<<<Назад, к задаче А7 | Разбираем далее задачу А9 >>>

В начало страницы