Задание 20 ЕГЭ по физике · задача F443ED
| № сосуда | Объём сосуда, л | Температура газа в сосуде, К | Газ в сосуде |
| 1 | 5 | 290 | гелий |
| 2 | 3 | 290 | гелий |
| 3 | 3 | 290 | азот |
| 4 | 3 | 320 | азот |
| 5 | 5 | 320 | гелий |
Ученику необходимо на опыте обнаружить зависимость давления газа, находящегося в сосуде, от объёма сосуда. У него имеется пять различных сосудов с манометрами. Сосуды наполнены равными массами различных газов при различной температуре (см. таблицу). Какие два сосуда необходимо взять ученику, чтобы провести данное исследование? Запишите в ответе номера выбранных сосудов.
Показать ответ и разбор
Ответ: 12 (номера 1 и 2)
Разбор
Чтобы увидеть, как давление газа зависит именно от объёма, нужно оставить все остальные величины неизменными.
Из уравнения состояния идеального газа $PV = (m/M)RT$ видно, что при постоянных массе m, молярной массе M (то есть одном и том же газе) и температуре T давление обратно пропорционально объёму: P ∝ 1/V.
Сравним сосуды:
• Сосуды 1 и 2: оба заполнены гелием, температура одинакова (290 К), объёмы разные (5 л и 3 л) — все условия выполнены.
• В остальных парах либо газ разный (2 и 3), либо температура отличается (1 и 5, 3 и 4), либо объёмы совпадают.
Поэтому для эксперимента берём сосуды 1 и 2. При одинаковой массе гелия и одинаковой температуре разница в показаниях манометров будет обусловлена только разницей объёмов.
Из уравнения состояния идеального газа $PV = (m/M)RT$ видно, что при постоянных массе m, молярной массе M (то есть одном и том же газе) и температуре T давление обратно пропорционально объёму: P ∝ 1/V.
Сравним сосуды:
• Сосуды 1 и 2: оба заполнены гелием, температура одинакова (290 К), объёмы разные (5 л и 3 л) — все условия выполнены.
• В остальных парах либо газ разный (2 и 3), либо температура отличается (1 и 5, 3 и 4), либо объёмы совпадают.
Поэтому для эксперимента берём сосуды 1 и 2. При одинаковой массе гелия и одинаковой температуре разница в показаниях манометров будет обусловлена только разницей объёмов.