Теория:
Характеристика задания
1. Какой тип ответа: выбор всех верных утверждений, которые описывают формулы, законы, постулаты, принципы и свойства физических явлений и процессов.
2. Какова структура содержания задания: содержит верные и неверные утверждения из раздела физики «Молекулярная физика и термодинамика».
3. Какой уровень сложности задания: повышенный.
4. Как оценивается задание: максимальный первичный балл — \(2\), если указаны все цифры, которые соответствуют верным утверждениям; \(1\) балл — допущена одна ошибка (например, к правильным ответам записана лишняя цифра или не записан один правильный ответ); \(0\) баллов — а) допущены две ошибки,
б) отсутствует ответ.
Пример:
выбери все верные утверждения, описывающие график (рис. \(1\)) циклического процесса (газ — одноатомный, идеальный; количество вещества не изменяется). Запиши цифры, под которыми они указаны.
1) Внутренняя энергия газа уменьшается в процессе \(BC\).
2) Работа газа за цикл положительна.
3) Газ изотермически расширяется в процессе \(DA\).
4) Работа газа в процессе \(CD\) положительна.
5) Газ получает количество теплоты в процессе \(AB\).
Рис. \(1\). График
Что проверяет задание: для правильного выполнения необходимо хорошо ориентироваться в формулировке всех законов, свойствах физических явлений из раздела физики «Молекулярная физика и термодинамика».
Как решить задание из примера?
Этапы решения | Пояснение | Конкретизация |
| \(1\). Анализ текста задачи | 1. Обрати внимание на - название технических объектов, - название физических величин, - описание физических явлений, - наличие нефизических (житейских) понятий. 2. Обрати внимание на графическое изображение изопроцессов в различных координатах: (\(p,V\)), (\(V,T\)), (\(p,T\)) | Физические понятия: - идеальный одноатомный газ (модель); - количество вещества (\(\nu\)); - внутренняя энергия идеального одноатомного газа (\(U\)); - количество теплоты (\(Q\)); - работа газа за цикл (\(A_{за\ цикл}\)); - работа газа в процессе (\(A_{г}\)). Физические процессы: изменение состояния (давление — \(p\), объём — \(V\), абсолютная температура — \(T\)) газа за цикл \(A-B-C-D-A\). Физические законы: а) изопроцессы в идеальном газе (\(\nu = const\)) - изотермический (\(T = const\)) — \(pV = const\), (\(1\)) - изохорный (\(V = const\)) — \(\frac{p}{T} = const\), (\(2\)) - изобарный (\(p = const\)) — \(\frac{V}{T} = const\); (\(3\)) б) графики изопроцессов на \(pV\)-, \(pT\)- и \(VT\)-диаграммах; в) внутренняя энергия одноатомного идеального газа: \(U = \frac{3}{2}\nu RT\); (\(4\)) г) \(I\) закон термодинамики: \(Q = \Delta U + A_г\) или \(\Delta U = Q + A_{внеш}\) (\(5\)) |
| \(2\). Анализ выделенных физических величин, явлений и законов | 3. Обрати внимание на выделение для каждого состояния газа (\(A\), \(B\), \(C\), \(D\)) трёх параметров: - давление \(p\), - объём \(V\), - абсолютная температура \(T\) | Цикл \(A-B-C-D-A\) состоит из следующих изопроцессов (рис. \(2\)): \(AB\) — изобарный (\(p_1 = const\)), \(BC\) — изотермический (\(T_2 = const\)), \(CD\) — изобарный (\(p_2 = const\)), \(DA\) — изотермический (\(T_1 = const\)).  Рис. \(2\). Термодинамические параметры состояния идеального газа |
| \(3\). Математическая модель | 4. Обрати внимание на запись уравнения состояния идеального газа для различных изопроцессов. 5. Обрати внимание на запись \(I\) закона термодинамики: \(Q = \Delta U + A_г\) или \(\Delta U = Q + A_{внеш}\) | Процесс \(AB\): \(\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}\), \(\Delta U_{AB} = \frac{3}{2}\nu R(T_2 - T_1) > 0\), \(A_{гAB} = p_1(V_2 - V_1) > 0\), \(Q_{AB} = \Delta U_{AB} + A_{гAB} > 0\). (\(6\)) Процесс \(BC\): \(p_1V_2 = p_2V_3\), \(\Delta U_{AB} = \frac{3}{2}\nu R(T_2 - T_2) = 0\), \(A_{гBC} > 0\); \(Q_{BC} = A_{гBC} > 0\). (\(7\)) Процесс \(CD\): \(\frac{V_3}{T_2} = \frac{V_4}{T_1}\), \(\Delta U_{CD} = \frac{3}{2}\nu R(T_1 - T_2) < 0\), \(A_{гCD} = p_2(V_4 - V_3) < 0\), \(Q_{CD} = \Delta U_{CD} + A_{гCD} < 0\). (\(8\)) Процесс \(DA\): \(p_2V_4 = p_1V_1\), \(\Delta U_{DA} = \frac{3}{2}\nu R(T_1 - T_1) = 0\), \(A_{гDA} < 0\), \(Q_{DA} = A_{гDA} < 0\) (\(9\)) |
| \(4\). Типичные ошибки | 6. Обрати внимание на фразы «работа, совершённая газом» (\(A_г\)) и «работа, совершённая над газом» (\(A_{внеш}\)): \(A_г = - A_{внеш}\) | Работа газа за цикл \(A-B-C-D-A\): \(A_{за\ цикл} = A_{гAB} + A_{гBC} + A_{гCD} + A_{гDA} > 0\) (\(10\)) |
Правильный ответ: верные утверждения \(2\) и \(5\) согласно формулам (\(6\))–(\(10\)).
Какова форма ответа: запиши в бланк ответов № \(1\) последовательность цифр, соответствующую верным утверждениям (без пробелов, запятых и других дополнительных символов; каждая цифра в отдельной клеточке).
Ответ: \(25\).
Источники:
Рис. 1. График. © ЯКласс.
Рис. 2. Термодинамические параметры состояния идеального газа. © ЯКласс.