Задание 9 ЕГЭ по физике · задача 2854B6
|
|
В цилиндрическом сосуде, закрытом подвижным поршнем, находится водяной пар и капля воды. С паром в сосуде при постоянной температуре происходит процесс a → b → c , pV -диаграмма которого представлена на рисунке. Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения относительно этого процесса.
| 1) | В процессе a → b масса капли воды уменьшается. | |
| 2) | В процессе b → c от пара отводится положительное количество теплоты. | |
| 3) | В состоянии a водяной пар является ненасыщенным. | |
| 4) | В процессе a → b внутренняя энергия пара постоянна. | |
| 5) | В процессе b → c плотность пара уменьшается. |
Показать ответ и разбор
Ответ: 15 (верны: 1, 5)
Разбор
Процесс идёт при постоянной температуре, а в сосуде всегда есть жидкая вода и пар.
$a \to b$ — изобара при $p = 2p_{0}$. Поскольку температура постоянна и присутствует капля, пар насыщенный. При расширении часть жидкости испаряется, чтобы давление оставалось равным pₛₐₜ(T). Поэтому масса капли уменьшается — утверждение 1 верно.
В точке b вся жидкость испарилась. Дальше $b \to c$ — пар становится ненасыщенным и ведёт себя как идеальный газ. На этом участке $pV = const$, значит, масса пара не меняется, а объём растёт от $V_{0}$ до $2V_{0}$. Плотность пара $\rho = m/V$ уменьшается — утверждение 5 верно.
Утверждение 2 неверно: для изотермического расширения идеального газа $Q = A$ > 0, тепло подводится, а не отводится.
Утверждение 3 неверно: в состоянии a пар насыщенный (есть капля).
Утверждение 4 неверно: при $a \to b$ масса пара растёт, поэтому внутренняя энергия пара увеличивается (T постоянна, но количество вещества растёт).
$a \to b$ — изобара при $p = 2p_{0}$. Поскольку температура постоянна и присутствует капля, пар насыщенный. При расширении часть жидкости испаряется, чтобы давление оставалось равным pₛₐₜ(T). Поэтому масса капли уменьшается — утверждение 1 верно.
В точке b вся жидкость испарилась. Дальше $b \to c$ — пар становится ненасыщенным и ведёт себя как идеальный газ. На этом участке $pV = const$, значит, масса пара не меняется, а объём растёт от $V_{0}$ до $2V_{0}$. Плотность пара $\rho = m/V$ уменьшается — утверждение 5 верно.
Утверждение 2 неверно: для изотермического расширения идеального газа $Q = A$ > 0, тепло подводится, а не отводится.
Утверждение 3 неверно: в состоянии a пар насыщенный (есть капля).
Утверждение 4 неверно: при $a \to b$ масса пара растёт, поэтому внутренняя энергия пара увеличивается (T постоянна, но количество вещества растёт).