Задание 20 ЕГЭ по физике · задача FF186D
| № сосуда | Давление, кПа | Температура газа в сосуде, °С | Масса газа, г |
| 1 | 60 | 80 | 10 |
| 2 | 100 | 100 | 10 |
| 3 | 80 | 60 | 5 |
| 4 | 90 | 80 | 15 |
| 5 | 100 | 60 | 5 |
Необходимо на опыте обнаружить зависимость объёма газа, находящегося в сосуде под подвижным поршнем, от внешнего давления. Имеются пять различных сосудов с манометрами. Сосуды наполнены одним и тем же газом при различных температурах и давлениях (см. таблицу). Какие два сосуда необходимо взять ученику, чтобы провести данное исследование? Запишите в таблицу номера выбранных сосудов.
Показать ответ и разбор
Ответ: 35 (номера 3 и 5)
Разбор
Чтобы увидеть, как объём газа зависит именно от внешнего давления, нужно оставить неизменными все остальные величины, от которых объём тоже зависит.
По уравнению состояния идеального газа $PV = (m/M)RT$ объём V прямо пропорционален температуре T и массе m и обратно пропорционален давлению P. Значит, при проведении опыта T и m должны быть одинаковыми, а P — разными.
Смотрим таблицу:
• Сосуды 3 и 5: температура у обоих 60 °C, масса у обоих 5 г, давления разные (80 кПа и 100 кПа).
• Во всех остальных парах либо температура, либо масса различаются.
Поэтому для эксперимента берём сосуды 3 и 5. При одинаковой температуре и одинаковом количестве газа разница в объёмах будет вызвана только разницей давлений — именно то, что требуется.
По уравнению состояния идеального газа $PV = (m/M)RT$ объём V прямо пропорционален температуре T и массе m и обратно пропорционален давлению P. Значит, при проведении опыта T и m должны быть одинаковыми, а P — разными.
Смотрим таблицу:
• Сосуды 3 и 5: температура у обоих 60 °C, масса у обоих 5 г, давления разные (80 кПа и 100 кПа).
• Во всех остальных парах либо температура, либо масса различаются.
Поэтому для эксперимента берём сосуды 3 и 5. При одинаковой температуре и одинаковом количестве газа разница в объёмах будет вызвана только разницей давлений — именно то, что требуется.