ЕГЭ 2024. Физика. Отличный результат. Термодинамика. Задача 9.23

[Александр Сакович]

9.23 (12.31). В начальный момент в сосуде под лёгким поршнем находится только жидкий эфир. На рисунке схематично показан график зависимости температуры t эфира от времени τ его нагревания и последующего охлаждения.

Из приведённого ниже списка выберите два верных утверждения о процессах, происходящих с эфиром.
1) процесс BC соответствует плавлению твёрдого эфира;
2) процесс DE соответствует охлаждению жидкого эфира;
3) процесс EF соответствует конденсации эфира;
4) в процессе BC внутренняя энергия эфира остаётся неизменной;
5) в процессе EF внутренняя энергия эфира уменьшается.
Ответ: ____.

Источники:
1. ЕГЭ. Физика. Отличный результат / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2022. — 736 с. — (ЕГЭ. ФИПИ — школе).
2. ЕГЭ. Физика. Отличный результат / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2024. — 496 с. — (ЕГЭ. Отличный результат. Учебная книга).

[Александр Сакович]

Анализ условия. 1) По условию в начальный момент в сосуде (в точке A) находится жидкий эфир.
2) При нагревании жидкости с ней произойдут следующие процессы:
АВ — это нагревание жидкости, ВС — кипение жидкости, CD — нагревание пара.
3) При охлаждении пара с ним произойдут следующие процессы:
DE — охлаждение пара, EF — конденсация пара, FG — охлаждение жидкости.

Теория. Запишем первый закон термодинамики:
\[Q=\Delta U+A.\]
Если тело не совершает работы, т.е. A = 0, то
\[\Delta U=Q.\]
1) Если тело получает некоторое количество теплоты Q > 0, то ΔU > 0, т.е. внутренняя энергия U тела увеличивается.
2) Если тело отдает некоторое количество теплоты Q < 0, то ΔU < 0, т.е. внутренняя энергия U тела уменьшается.

Решение. Проверим каждое утверждение.
1) процесс BC соответствует плавлению твёрдого эфира.
По условию процесс BC — это кипение жидкости (см. анализ условия пункт 2).
Утверждение № 1 неверное.

2) процесс DE соответствует охлаждению жидкого эфира.
По условию процесс DE — это охлаждение пара (см. анализ условия пункт 3).
Утверждение № 2 неверное.

3) процесс EF соответствует конденсации эфира.
По условию процесс EF — это конденсация пара (см. анализ условия пункт 3).
Утверждение № 3 верное.

4) в процессе BC внутренняя энергия эфира остаётся неизменной.
По условию процесс BC — это кипение жидкости (см. анализ условия пункт 2). На этом участке тело получает некоторое количество теплоты Q > 0, поэтому внутренняя энергия U тела увеличивается.
Утверждение № 4 неверное.

5) в процессе EF внутренняя энергия эфира уменьшается.
По условию процесс EF — это конденсация пара (см. анализ условия пункт 3). На этом участке тело отдает некоторое количество теплоты Q < 0, поэтому внутренняя энергия U тела уменьшается.
Утверждение № 5 верное.
Ответ: 35.