Question

Ученику необходимо на опыте обнаружить зависимость давления газа в сосуде от температуры газа. У него имеются пять различных сосудов с манометрами. Сосуды наполнены различными газами при различной температуре (см. таблицу). Массы газов одинаковы. Какие два сосуда необходимо взять ученику, чтобы провести данное исследование? Запишите в ответе номера выбранных сосудов.

| № сосуда | Объём сосуда, л | Температура газа в сосуде, К | Газ в сосуде |
| --- | --- | --- | --- |
| 1 | 6 | 320 | аргон |
| 2 | 5 | 350 | неон |
| 3 | 4 | 320 | аргон |
| 4 | 4 | 270 | аргон |
| 5 | 4 | 300 | неон |

Accepted Answer

34

Answer

Идея решения: для исследования зависимости давления от температуры необходимо выбрать два сосуда, в которых одинаковы все параметры, кроме температуры.

Используем уравнение состояния идеального газа:

$$pV = 
u RT = \frac{m}{M}RT$$

где $p$ — давление, $V$ — объём, $m$ — масса газа, $M$ — молярная масса, $T$ — температура.

Выразим давление:

$$p = \frac{m}{MV}RT$$

При одинаковых массах газа, одинаковых молярных массах и одинаковых объёмах давление прямо пропорционально температуре:

$$p \propto T$$

Проверим условия для каждой пары сосудов:

1) Сосуды 1 и 3: разные объёмы (6 л и 4 л) — не подходят.

2) Сосуды 2 и 5: разные газы (неон и неон — одинаковые), но разные объёмы (5 л и 4 л) — не подходят.

3) Сосуды 3 и 4: одинаковый газ (аргон), одинаковый объём (4 л), одинаковая масса (по условию), но разные температуры ($T_3 = 320$ К, $T_4 = 270$ К) — подходят.

4) Сосуды 3 и 5: разные газы (аргон и неон) — не подходят.

5) Сосуды 4 и 5: разные газы (аргон и неон) — не подходят.

Сосуды 3 и 4 удовлетворяют всем требованиям: одинаковый газ, одинаковый объём, одинаковая масса, различные температуры.

№ сосуда	Объём сосуда, л	Температура газа в сосуде, К	Газ в сосуде
1	6	320	аргон
2	5	350	неон
3	4	320	аргон
4	4	270	аргон
5	4	300	неон

Задание №20Методы научного познанияЕГЭ по физике