Номер 8, страница 47 - гдз по физике 7 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

V. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Выполняем тест - номер 8, страница 47.

Условие.

8. Для того чтобы давление газа, содержащегося в определённом объёме, не изменялось при его подогреве, необходимо:

1) выпустить часть газа или уменьшить его объём

2) добавить некоторое количество газа или увеличить его объём

3) выпустить часть газа или увеличить его объём

4) добавить в баллон газ или уменьшить его объём

Решение.

Решение

Для анализа состояния газа воспользуемся уравнением состояния идеального газа (уравнением Менделеева-Клапейрона):

$P V = \nu R T$

где $\text{P}$ – давление газа, $\text{V}$ – объём, который он занимает, $\nu$ – количество вещества газа, $\text{R}$ – универсальная газовая постоянная, $\text{T}$ – абсолютная температура газа.

Выразим давление из этого уравнения:

$P = \frac{\nu R T}{V}$

Согласно условию задачи, газ подогревают, следовательно, его температура $\text{T}$ увеличивается. При этом необходимо, чтобы давление $\text{P}$ оставалось постоянным ($P = \text{const}$).

Чтобы значение дроби $\frac{\nu R T}{V}$ оставалось неизменным при увеличении температуры $\text{T}$ в числителе, необходимо либо пропорционально уменьшить другой множитель в числителе ($\nu$), либо пропорционально увеличить знаменатель ($\text{V}$).

Рассмотрим два возможных способа сохранить давление постоянным:

1. Уменьшить количество вещества газа $\nu$. Физически это означает, что нужно выпустить часть газа из ёмкости.

2. Увеличить объём $\text{V}$. Если газ находится в сосуде с изменяемым объёмом (например, под поршнем), то нужно увеличить этот объём.

Следовательно, для поддержания постоянного давления при нагреве газа необходимо либо выпустить часть газа, либо увеличить его объём.

Теперь проанализируем предложенные варианты:

1) выпустить часть газа или уменьшить его объём – неверно. Уменьшение объёма при нагреве приведёт к ещё большему росту давления.

2) добавить некоторое количество газа или увеличить его объём – неверно. Добавление газа также приведёт к росту давления.

3) выпустить часть газа или увеличить его объём – верно. Оба эти действия позволяют скомпенсировать рост температуры для сохранения постоянного давления.

4) добавить в баллон газ или уменьшить его объём – неверно. Оба действия приведут к увеличению давления, которое и так растёт из-за нагрева.

Ответ: 3