Задания для подготовки к ЕГЭ Молекулярная физика
Сосуд разделён на две равные по объёму части пористой неподвижной перегородкой. В левой части сосуда содержится 2 моль гелия, в правой — 40 г аргона. Перегородка может пропускать молекулы гелия и является непроницаемой для молекул аргона. Температура газов одинакова и остаётся постоянной. Выберите все верные утверждения, описывающих состояние газов после установления равновесия в системе.
1) Внутренняя энергия гелия в сосуде больше, чем внутренняя энергия аргона.
2) Концентрация гелия и аргона в правой части сосуда одинакова.
3) В правой части сосуда общее число молекул газов в 2 раза меньше, чем в левой части.
4) Внутренняя энергия гелия в сосуде в конечном состоянии больше, чем в начальном.
5) Давление в обеих частях сосуда одинаково.
Давление газа в сосуде возросло в 6 раз, а средняя энергия поступательного теплового движения его молекул возросла в 2 раза. Во сколько раз увеличилась концентрация молекул газа в сосуде?
В баллоне объемом \(V = 1,66 \ \text{м}^3\) находится 2 кг молекулярного кислорода при давлении \(p = 10^5\) Па. Какова температура кислорода? Ответ выразите в кельвинах и округлите до целых.
Газообразный азот находится в сосуде объемом 33,2 литра. Давление газа 100 кПа, его температура 127 °C. Определите массу газа в этом сосуде. Ответ выразите в граммах и округлите до целого числа.
Один моль одноатомного идеального газа участвует в процессе 1–2–3–4, график которого изображён на рисунке в координатах \(p - T\). Опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики, объясните, получает ли газ или отдаёт положительное количество теплоты в процессах 1–2–3–4.
На диаграмме (см. рисунок) показан процесс изменения состояния идеального одноатомного газа в сосуде под поршнем. Количество вещества газа при этом постоянно. Опираясь на свои знания по молекулярной физике, объясните, как меняется давление газа по мере его перехода из состояния 1 в состояние 2, а затем в состояние 3.
На графике представлена зависимость давления неизменной массы идеального газа от его плотности. Опишите, как изменяются в зависимости от плотности концентрация и средняя скорость теплового движения молекул газа в процессах 1–2 и 2–3.
На графике представлена зависимость средней кинетической энергии молекул постоянного количества молей одноатомного идеального газа от объёма газа. Опишите, как изменяются температура \(T\), объем \(V\)и давление газа \(P\) в процессах 1-2 и 2-3. Укажите, какие закономерности Вы использовали для объяснения.
Цилиндрический сосуд разделён лёгким подвижным поршнем на две части. В одной части сосуда находится аргон, в другой - гелий. Концентрация атомов аргона в 3 раза меньше, чем атомов гелия. Поршень может двигаться в сосуде без трения. Определите отношение средней кинетической энергии теплового движения атома аргона к средней кинетической энергии теплового движения атома гелия при равновесии поршня.
Сосуд разделён тонкой перегородкой на две части, отношение объёмов которых \(\frac{V_2}{V_1} = 3\). В первой части сосуда находится воздух с относительной влажностью \(\varphi_1 = 80\)%, а во второй части – воздух с относительной влажностью \(\varphi_2 = 60\)%. Какой станет относительная влажность воздуха в сосуде после того, как убрали перегородку? Считать, что температура воздуха в частях сосуда одинакова и не изменилась после снятия перегородки.
Водяной пар занимает объём \(V_0 = 5\) л при температуре \(t = 100 ^\circ C\). Давление пара \(p = 0,5 \cdot 10^5\) Па. Какая масса \(\Delta m\) пара превратится в воду, если объём пара изотермически уменьшить до величины \(V = 1\) л? Молярная масса воды \(M = 18\) г/моль.
В цилиндре под поршнем находился влажный воздух с относительной влажностью \(\varphi = 60\)%. При изотермическом уменьшении объёма воздуха в \(n = 3\) раза сконденсировалось \(m = 5\) г воды. Определите массу пара \(m_0\), первоначально содержавшегося в цилиндре.
Воздух в комнате объемом \(V = 50~м^3\) имеет температуру \(t = 27^\circ C\) и относительную влажность \(\varphi_1\) = 20%. Сколько времени \(\tau\) должен работать увлажнитель воздуха, распыляющий воду c производительностью \(\mu = 2\) кг/ч, чтобы относительная влажность в комнате повысилась до \(\varphi_2 = 80\)%? Давление насыщенных паров воды при \(t = 27^\circ C\) равно \(p_{н.п} = 3665\) Па.
В двух сосудах объёмами 30 л и 40 л, соединённых трубкой с краном, содержится влажный воздух при комнатной температуре. Относительная влажность в сосудах равна соответственно 40% и 50%. Если кран открыть, то какой будет относительная влажность воздуха в сосудах после установления теплового равновесия, если температура при этом постоянная?
Два сосуда соединены короткой трубкой с закрытым краном. В одном сосуде объёмом \(V_1 = 3,5\) л находится влажный воздух с относительной влажностью \(\varphi_1 = 40\)% при температуре \(T\). В другом сосуде объёмом \(V_2 = 2,5\) л находится влажный воздух с относительной влажностью \(\varphi_2 = 60\)% при той же температуре. Кран открывают, и влажный воздух в сосудах перемешивается. В сосудах устанавливается та же температура \(T\). Найти относительную влажность \(\varphi\) воздуха в сосудах.
