Задание №86135 ЕГЭ Физике

1.  Определим температуру ${\mathrm{Т}}_2$ конечного состояния газа. Запишем уравнение Клапейрона  — Менделеева для газа в состояниях 1 и 2:

откуда ${\mathrm{T}}_2=4{\mathrm{T}}_0$

 

 

2.  Покажем силы, приложенные к поршню, когда он уже не опирается на выступы на стенках цилиндра. Сила тяжести $\mathrm{m}\overrightarrow{\mathrm{g}}$ и сила давления на поршень со стороны атмосферы ${\overrightarrow{\mathrm{F}}}_{\mathrm{aтм}}$ постоянны. Поскольку поршень перемещается медленно, сумму приложенных к нему сил считаем равной нулю. Отсюда следует, что сила давления на поршень со стороны газа ${\overrightarrow{\mathrm{F}}}_{\mathrm{газа}}$ тоже постоянна. Значит, ее модуль ${\overrightarrow{\mathrm{F}}}_{\mathrm{газа}}=\mathrm{pS}=\mathrm{const}$ (S  — площадь горизонтального сечения поршня) при любом положении поршня выше первоначального. Таким образом, $\mathrm{p}=2{\mathrm{p}}_0=\mathrm{const}$ при ${\mathrm{V}}_0<\mathrm{V}\le 2{\mathrm{V}}_0,$ процесс нагревания газа изобарный: $\frac{\mathrm{V}}{\mathrm{T}}=\mathrm{const}$. Определим температуру начала этого процесса ${\mathrm{T}}_{\mathrm{H}}$:

3.  На отрезке температур ${\mathrm{T}}_0<\mathrm{T}\le 2{\mathrm{T}}_0$ процесс нагревания газа изохорный $\mathrm{V}={\mathrm{V}}_0$, давление газа с ростом его температуры при нагревании увеличивается от ${\mathrm{p}}_0$ до $2{\mathrm{p}}_0.$

4. Получается: 

а) при ${\mathrm{T}}_0\le \mathrm{T}\le 2{\mathrm{T}}_0 \mathrm{V}={\mathrm{V}}_0=\mathrm{const}$.

б) при $2{\mathrm{T}}_0\le \mathrm{T}\le 4{\mathrm{T}}_0$ объем газа меняется от ${\mathrm{V}}_0$ до $2{\mathrm{V}}_0$ по закону $\frac{\mathrm{V}}{\mathrm{T}}=\mathrm{const}.$

График, изображающий зависимости из пп. а) и б), представляет собой ломаную линию: