Задание 9 ЕГЭ по физике · задача 84BDA5
Сосуд разделён на две равные по объёму части пористой неподвижной перегородкой. В левой части сосуда содержится 8 г гелия, в правой − 1 моль аргона. Перегородка может пропускать молекулы гелия и является непроницаемой для молекул аргона. Температура газов одинакова и остаётся постоянной. Выберите два верных утверждения, описывающих состояние газов после установления равновесия в системе.
| 1) | Давление в обеих частях сосуда одинаково. | |
| 2) | Концентрация гелия и аргона в правой части сосуда одинакова. | |
| 3) | Внутренняя энергия гелия в сосуде больше, чем внутренняя энергия аргона. | |
| 4) | Внутренняя энергия гелия в сосуде в конечном состоянии больше, чем в начальном. | |
| 5) | В правой части сосуда общее число молекул газов в 2 раза меньше, чем в левой части. |
Показать ответ и разбор
Ответ: 23 (верны: 2, 3)
Разбор
Гелий — 8 г, значит 2 моль (молярная масса 4 г/моль). Аргон — 1 моль. Перегородка пропускает только гелий, поэтому гелий распределится по всему объёму 2V поровну: по 1 моль в каждой половине.
В левой части останется только 1 моль гелия, в правой — 1 моль гелия + 1 моль аргона.
Давления: слева $P = RT/V$, справа $P = 2RT/V$, поэтому давления разные — утверждение 1 неверно.
В правой части концентрации гелия и аргона одинаковы (по 1 моль/V) — утверждение 2 верно.
Оба газа — одноатомные, внутренняя энергия зависит только от количества вещества и температуры. Всего гелия 2 моль, аргона 1 моль, T одинакова, поэтому $U_{\text{He}} = 3RT, U_{\text{Ar}} = 1,5RT$ — утверждение 3 верно.
Внутренняя энергия гелия не изменилась, потому что температура и количество вещества остались прежними — утверждение 4 неверно.
В правой части 2 моль, в левой 1 моль — утверждение 5 неверно.
В левой части останется только 1 моль гелия, в правой — 1 моль гелия + 1 моль аргона.
Давления: слева $P = RT/V$, справа $P = 2RT/V$, поэтому давления разные — утверждение 1 неверно.
В правой части концентрации гелия и аргона одинаковы (по 1 моль/V) — утверждение 2 верно.
Оба газа — одноатомные, внутренняя энергия зависит только от количества вещества и температуры. Всего гелия 2 моль, аргона 1 моль, T одинакова, поэтому $U_{\text{He}} = 3RT, U_{\text{Ar}} = 1,5RT$ — утверждение 3 верно.
Внутренняя энергия гелия не изменилась, потому что температура и количество вещества остались прежними — утверждение 4 неверно.
В правой части 2 моль, в левой 1 моль — утверждение 5 неверно.