Теория:

Характеристика задания
1. Какой тип ответа: полное решение задачи с законами и формулами, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также математические преобразования, расчёты с численным ответом и единицей измерения.
 
2. Какова структура содержания задания: расчётная задача с неявно заданной физической моделью с использованием законов и формул из раздела физики «Молекулярная физика и термодинамика».
  
3. Какой уровень сложности задания: высокий.
 
4. Как оценивается задание: проверка выполнения заданий части \(2\) проводится экспертами на основе специально разработанной системы критериев, где правильный ответ на задание оценивается \(3\) баллами —
а) \(3\) балла — приведено полное решение, включающее в себя положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом, описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением констант), представлены необходимые математические преобразования и расчёты, представлен правильный ответ с указанием единиц измерения;
б) \(2\) балла — правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы и приведены преобразования, но имеется один или несколько недостатков: описаны не все вводимые в решении буквенные обозначения физических величин, в решении имеются лишние записи (возможно, неверные), которые не отделены от решения или не зачёркнуты, в математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки и (или) пропущены логически важные шаги;
в) \(1\) балл — выставляется в следующих случаях: представлены только положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи без каких-либо преобразований, направленных на решение задачи, в решении отсутствует одна из исходных формул, необходимая для решения задачи, но присутствуют верные преобразования с имеющимися формулами, в одной из исходных формул допущена ошибка, но присутствуют верные преобразования с имеющимися формулами;
г) \(0\) баллов — все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в \(1\), \(2\) и \(3\) балла.
  
При автоматической проверке заданий (ЯКласс) правильный ответ также оценивается \(3\) баллами.
Пример:
(раздел физики «Молекулярная физика и термодинамика», блок раздела «Молекулярная физика»): 
при относительной влажности \(82\) % под поршнем в резервуаре находится воздух.
Определи массу водяных паров в этом воздухе, если после уменьшения объёма в \(4\) раза она стала равна \(14\) г.
Колебаний температуры в этом процессе не наблюдалось.
(Ответ округли до целого числа.)
Что проверяет задание: для правильного выполнения необходимо хорошо ориентироваться в формулировке всех законов, свойствах физических явлений из \(2\) блоков раздела физики «Молекулярная физика и термодинамика»:
- молекулярная физика;
- термодинамика.
Как решить задание из примера?
ДаноРешение
\(T = const\);
φ \(=\) \(82\) %;
\(m_1 = 14\) г;
\(V_0 = 4V_1\)
1. Физическая модель
- водяной пар в резервуаре \(V\) является разрежённым газом, который подчиняется уравнению Менделеева — Клапейрона;
- относительная влажность воздуха определяется как отношение парциального давления водяного пара к давлению насыщенных паров при данной температуре. Температура в сосуде не изменяется, поэтому не изменяется давление насыщенных паров;
- при постоянной температуре \(pV = const\), поэтому при уменьшении объёма пара в четыре раза давление увеличится во столько же раз, следовательно, относительная влажность воздуха тоже должна увеличиться в четыре раза, но относительная влажность воздуха не может быть больше \(100\) %, это означает, что при этом значении относительной влажности пар начинает конденсироваться;
- в результате уменьшения объёма сосуда масса пара уменьшится, а масса воды увеличится;
- до сжатия состояние \(1\) — (\(p_{пара}\), \(T\), \(V_0\), \(m_0\));
- после сжатия состояние \(2\) — (\(p_{насыщ. пара}\), \(T\), \(V_1\), \(m_1\)).
  
2. Физические законы:
- относительная влажность воздуха:
φ=pпара(T)pнасыщ.пара(T)100%;
- уравнение Менделеева — Клапейрона (уравнение для состояния идеального газа):
pV=mMRT;
- закон Бойля — Мариотта:
T=constpV=const,
φ — относительная влажность воздуха,
\(p_{пара}\) — парциальное давление,
\(p_{насыщ. пара}\) — давление насыщенного пара;
- давление пара в состоянии \(1\):
\(p_{пара} = \frac{m_0RT}{MV_0}\);   (\(1\))
- давление пара в состоянии \(2\):
\(p_{насыщ.  пара} = \frac{m_1RT}{MV_1}\);   (\(2\))
- отношение между давлениями можно выразить через относительную влажность:
pпара(T)=φ100%pнасыщ.пара(T).   (\(3\))
 
3. Математическое решение задачи:
- подставим в формулу (\(3\)) значение относительной влажности:
pпара(T)=0,82pнасыщ.пара(T);   (\(4\))
- выразим отношение объёмов:
\(V_0 = 4V_1\);   (\(5\))
- подставим формулы (\(2\)), (\(3\)) и (\(5\)) в формулу (\(4\)):
m0RT4MV1=0,82m1RTMV1;
m04=0,82m1m0=3,28m1;
m0=3,2814г=46г
 
Найти: \(m_0\)
Правильный ответ: \(46\) г
Типичные ошибки
1. Обрати внимание на выделение для каждого состояния газа трёх параметров: давления \(p\), объёма \(V\), температуры \(T\).
2. Обрати внимание на запись уравнения состояния идеального газа для различных изопроцессов
  
Какова форма ответа: запиши в бланк ответов  \(2\) полное решение задачи.