Теория:

Характеристика задания
1. Какой тип ответа: выбор всех верных утверждений, которые описывают формулы, законы, постулаты, принципы и свойства физических явлений и процессов.
 
2Какова структура содержания задания: содержит верные и неверные утверждения из раздела физики «Молекулярная физика и термодинамика».
 
3Какой уровень сложности задания: повышенный.
 
4Как 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 \(AB\).
pic121.png
  
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 (\(T_1 = const\)).
 
pic122.png
  
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.