Задание 20

Планирование эксперимента, отбор оборудования · 66 заданий

Задание №20
№20
Ученику необходимо на опыте обнаружить зависимость давления газа, находящегося в сосуде, от объёма газа. У него имеются пять различных сосудов с маном…
Изопроцессы в разреженном газе с постоянным числом м…
Задание №20
№20
Необходимо на опыте обнаружить зависимость объёма газа, находящегося в сосуде под подвижным поршнем, от внешнего давления. Имеются пять различных сос…
Изопроцессы в разреженном газе с постоянным числом м…
Задание №20
№20
Ученику необходимо на опыте обнаружить зависимость периода свободных колебаний пружинного маятника от жёсткости пружины. У него имеется пять пружинных…
Период и частота колебаний
Задание №20
№20
Ученик изучает свободные электромагнитные колебания. В его распоряжении имеются пять аналогичных колебательных контуров с различными катушками индукти…
Колебательный контур
Задание №20
№20
Необходимо собрать экспериментальную установку, с помощью которой можно определить плотность меди. Для этого школьник взял электронные весы и медный ш…
Масса тела. Плотность вещества
Задание №20
№20
Ученик изучает свободные электромагнитные колебания. В его распоряжении имеются пять аналогичных колебательных контуров с различными катушками индукти…
Колебательный контур
Задание №20
№20
Необходимо собрать экспериментальную установку, с помощью которой можно определить оптическую силу собирающей линзы. В качестве источника света школьн…
Формула тонкой линзы
Задание №20
№20
Необходимо собрать экспериментальную установку, с помощью которой можно определить показатель преломления стекла. Для того чтобы создать узкий луч све…
Законы преломления света
Задание №20
№20
Ученику необходимо на опыте обнаружить зависимость периода свободных колебаний пружинного маятника от массы груза. У него имеется пять пружинных маятн…
Период и частота колебаний
Задание №20
№20
Ученику необходимо на опыте выяснить, зависит ли частота свободных колебаний пружинного маятника от жёсткости пружины. У него имеется пять пружинных м…
Период и частота колебаний
Задание №20
№20
Ученик изучает свободные электромагнитные колебания. В его распоряжении имеются пять аналогичных колебательных контуров с различными катушками индукти…
Колебательный контур
Задание №20
№20
Необходимо собрать экспериментальную установку, с помощью которой можно определить плотность бензина. Для этого школьник взял динамометр и металлическ…
Закон Архимеда. Условие плавания тел

Задание №20 — Эксперимент и его оборудование

Необходимо на опыте обнаружить зависимость объёма газа, находящегося в сосуде под подвижным поршнем, от внешнего давления. Имеются пять различных сосудов с манометрами. Сосуды наполнены одним и тем же газом при различных температурах и давлениях (см. таблицу). Какие два сосуда необходимо взять ученику, чтобы провести исследование?

№ сосуда	Давление, кПа	Температура газа в сосуде, ^оС	Масса газа, г
1	60	80	10
2	100	100	10
3	80	60	5
4	90	80	15
5	100	60	5

В ответ запишите номера выбранных сосудов.

Правильный ответ

Пояснение

Решение:

Чтобы на опыте обнаружить зависимость объёма газа от внешнего давления, нужно сравнить два сосуда, у которых давление различно, а все остальные величины, влияющие на объём, одинаковы. Из уравнения Менделеева — Клапейрона

$pV=\dfrac{m}{M}RT\quad\Rightarrow\quad V=\dfrac{mRT}{Mp}$

видно, что объём зависит от давления $p$ , массы газа $m$ и температуры $T$ (газ во всех сосудах один и тот же, значит $M$ одинакова). Поэтому у выбранных сосудов должны совпадать масса и температура газа и различаться давления.

Сравним пары с одинаковой массой: сосуды 1 и 2 $(m=10\ \text{г})$ имеют разные температуры $80\ ^\circ\mathrm{C}$ и $100\ ^\circ\mathrm{C}$ — не подходят. Сосуды 3 и 5 $(m=5\ \text{г})$ имеют одинаковую температуру $t=60\ ^\circ\mathrm{C}$ и разные давления $80\ \text{кПа}$ и $100\ \text{кПа}$ — это и есть нужная пара.

Значит, ученику необходимо взять сосуды 3 и 5.

Ответ: 35

Источник: ФИПИ