Разбор 30 задания ЕГЭ 2020 по физике из демонстрационного варианта. Проверяемые элементы содержания: молекулярная физика (расчетная задача).
Гелий в количестве ν = 3 моль изобарно сжимают, совершая работу A1 = 2,4 кДж. При этом температура гелия уменьшается в 4 раза: T2 = T1/T4. Затем газ адиабатически расширяется, при этом его температура изменяется до значения T3 = T1/8. Найдите работу газа А2 при адиабатном расширении. Количество вещества в процессах остается неизменным.
Разбор 30 задания ЕГЭ 2020 по физике
1) При изобарном сжатии над гелием совершается работа, модуль которой
A1 = |pΔV|,
где
р – давление гелия в этом процессе,
ΔV – изменение его объема.
2) В соответствии с уравнением Клапейрона – Менделеева для этого процесса можно записать:
pΔV = νR(T1 − T2).
3) В адиабатном процессе (процессе без теплообмена) в соответствии с первым законом термодинамики сумма изменения внутренней энергии газа и его работы равна нулю:
3/2νR(T3 − T2) + A2 = 0.
При записи последнего соотношения учтено выражение для изменения внутренней энергии идеального одноатомного газа:
ΔU = 3/2νR(T3 − T2).
Преобразуя записанные уравнения с учетом соотношений температур, заданных в условии задачи, получаем:
A1 = 3νRT2
A2 = 3/4νRT2
следовательно
A2 = A4/4
A2 = 2400/4 = 600 Дж
Ответ:
600 Дж