Задания для подготовки к ЕГЭ Молекулярная физика

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.

В одном сосуде под поршнем находится водяной пар при относительной влажности 75%. Во втором сосуде под поршнем находится только воздух. Объём обоих сосудов изотермически уменьшают в два раза. Начертите график в осях \(p - V\) для обоих сосудов и обоснуйте их вид, опираясь на физические законы.

В стеклянном цилиндре под поршнем при комнатной температуре находятся только водяной пар. Первоначальное состояние системы показано точкой на \(pV\) -диаграмме. Медленно перемещая поршень, уменьшают объем при постоянной температуре от \(4V_0\) до \(V_0\). Когда объём достигает значения \(2V_0\), на внутренней стороне стенок цилиндра выпадает роса. Постройте график зависимости давления \(p\) в цилиндре от объёма \(V\) на отрезке от \(V_0\) до \(4V_0\). Укажите, какими закономерностями Вы при этом воспользовались

В опыте, иллюстрирующем зависимость температуры кипения от давления воздуха, кипение воды под колоколом воздушного насоса происходит уже при комнатной температуре, если давление достаточно мало. Используя график зависимости давления насыщенного пара от температуры, укажите, при какой температуре закипит вода, если под колоколом создать давление 40 гПа. Ответ поясните, указав, какие явления и закономерности Вы использовали для объяснения