[рис.] В комнате при температуре $t_0 = 18 ^{\circ}C$ и давлении p0 = 105 Па находится горизонтально расположенный цилиндрический сосуд с хорошо проводящими теплоту гладкими стенками, закрытый подвижным поршнем (см. рисунок). Внутри сосуда находится одноатомный газ, а также термометр и барометр. В комнате протопили печь, и температура воздуха в комнате медленно увеличилась до $t = 24 ^{\circ}C$ Будет ли во время нагревания воздуха в комнате смещаться поршень, и если да, то в какую сторону? Как при этом будут изменяться показания приборов? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.
💡 Пошаговый разбор и решение:
1. Так как стенки сосуда хорошо проводят теплоту, то при медленном изменении температуры в комнате содержимое сосуда будет успевать обмениваться количеством теплоты с окружающим воздухом, и температура газа в сосуде изменится так же, как и температура воздуха в комнате, увеличится до температуры $t = 24 ^{\circ}C$
2. Поскольку комната не герметична, то воздух может свободно входить и выходить из неё. Это приводит к тому, что, несмотря на изменение температуры, давление в комнате изменяться не будет и останется равным p0. Как следствие, давление внутри сосуда останется прежним, и показания барометра изменяться не будут и сохранят показания p0.
3. Поскольку масса газа в сосуде неизменна, то, пользуясь уравнением Менделеева–Клапейрона $( $\frac{p_1V_1}{T_1}$ = $\frac{p_2V_2}{T_2}$ = \nu R = const )$ определяем, что при повышении температуры газа в сосуде при неизменном давлении его объём будет увеличиваться, поэтому поршень в сосуде будет смещаться вправо.
Ответ: да, будет смещаться вправо; термометр покажет увеличение температуры, барометр не изменит своих показаний.
2. Поскольку комната не герметична, то воздух может свободно входить и выходить из неё. Это приводит к тому, что, несмотря на изменение температуры, давление в комнате изменяться не будет и останется равным p0. Как следствие, давление внутри сосуда останется прежним, и показания барометра изменяться не будут и сохранят показания p0.
3. Поскольку масса газа в сосуде неизменна, то, пользуясь уравнением Менделеева–Клапейрона $( $\frac{p_1V_1}{T_1}$ = $\frac{p_2V_2}{T_2}$ = \nu R = const )$ определяем, что при повышении температуры газа в сосуде при неизменном давлении его объём будет увеличиваться, поэтому поршень в сосуде будет смещаться вправо.
Ответ: да, будет смещаться вправо; термометр покажет увеличение температуры, барометр не изменит своих показаний.
Правильный ответ:
да, будет смещаться вправо; термометр покажет увеличение температуры, барометр не изменит своих показаний
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 103584 • Задание №5
Концентрацию молекул разреженного одноатомного газа уменьшили в 5 раз. Давление газа при этом возросло в 2 раз...
ID 105080 • Задание №10
В изолированной системе тело А имеет температуру +40 °C, а тело Б — температуру +65 °C. Эти тела привели в те...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае: увеличение показаний термометра, неизменность показаний манометра, смещение поршня в сосуде вправо) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: хороший теплообмен содержимого сосуда с окружающим воздухом, уравнение Менделеева–Клапейрона). | 3
Дан правильный ответ и приведено объяснение, но в решении имеются один или несколько из следующих недостатков.
В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и тому подобное.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочет.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и тому подобное).
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. | 2
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.
ИЛИ
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае: увеличение показаний термометра, неизменность показаний манометра, смещение поршня в сосуде вправо) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: хороший теплообмен содержимого сосуда с окружающим воздухом, уравнение Менделеева–Клапейрона). | 3
Дан правильный ответ и приведено объяснение, но в решении имеются один или несколько из следующих недостатков.
В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и тому подобное.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочет.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и тому подобное).
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. | 2
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.
ИЛИ
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
🔗 Другие задания линии №21 по предмету Физика:
ID 107284
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате 23 °C на стенке стакана с хол...
ID 107285
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $25 градусовС$ на стенке стак...
ID 107286
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате 29 °C на стенке стакана с хол...
ID 107287
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $25 градусов С$ на стенке ста...
ID 107288
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $29 градусовС$ на стенке стак...