Разбор 27 задания ЕГЭ 2020 по физике из демонстрационного варианта. Проверяемые элементы содержания: механика — квантовая физика (качественная задача).
1 моль разреженного гелия участвует в циклическом процессе 1–2–3–4–1, график которого изображён на рисунке в координатах V–T, где V – объём газа, Т – абсолютная температура. Постройте график цикла в координатах p–V, где р – давление газа, V – объём газа. Опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики, объясните построение графика. Определите, во сколько раз работа газа в процессе 2–3 больше модуля работы внешних сил в процессе 4–1.
Разбор 27 задания ЕГЭ 2020 по физике
1) A23/A41 = 3.
2) Перестроим график цикла в координатах p–V.
Процесс 1–2 является изохорным, в нём абсолютная температура газа увеличилась в 3 раза, а значит, согласно закону Шарля (p/T = const) и давление газа увеличилось в 3 раза.
Процесс 2–3 является изобарным, поскольку его график в координатах V–T проходит через начало координат (V/T = const). В этом процессе и объем, и абсолютная температура газа увеличились в 2 раза.
В процессе 3–4 газ изохорно уменьшил свою абсолютную температуру и давление в 3 раза, а в процессе 4–1 изобарно вернулся в исходное состояние (см. рисунок).
3) Из графика видно, что работа газа в процессе 2–3
A23 = 3p0(2V0 − V0) = 3p0V0
Модуль работы внешних сил в процессе 4–1
|A41| = p0(2V0 − V0) = p0V0
Таким образом, искомое отношение
A23/|A41| = 3