Молекулярная физика и термодинамика на ЕГЭ: какие формулы и задания проверяют

· 2 мин чтения · Редакция Skill Unit

Молекулярная физика и термодинамика на ЕГЭ держатся на относительно небольшом наборе формул — проблема чаще не в том, что формул слишком много, а в том, что в задаче не сразу понятно, какая формула подходит к описанному процессу: изобарный, изохорный, изотермический, адиабатный.

Опорные формулы

  • Уравнение состояния идеального газа (Менделеева — Клапейрона): pV = νRT — связывает давление, объём, количество вещества и температуру в любой момент процесса.
  • Газовые законы — частные случаи того же уравнения при одной постоянной величине: закон Бойля — Мариотта (постоянная температура), закон Гей-Люссака (постоянное давление), закон Шарля (постоянный объём).
  • Внутренняя энергия идеального одноатомного газа: U = (3/2)νRT — зависит только от температуры, а не от давления или объёма по отдельности.
  • Первый закон термодинамики: ΔU = Q + A (или Q = ΔU + A' в зависимости от того, какая работа — газа или над газом — обозначена в конкретном варианте условия) — именно здесь чаще всего путают знаки, поэтому важно сразу фиксировать, какую работу обозначает буква в конкретной задаче.
  • КПД теплового двигателя: η = A/Qнагр, где A — полезная работа, Qнагр — полученное от нагревателя тепло; КПД идеального цикла Карно: η = (T_нагр − T_охл)/T_нагр — верхняя граница, которую не может превысить ни один реальный двигатель, работающий между этими температурами.

Как определить тип процесса в задаче

  • Если в условии или на графике объём не меняется — изохорный процесс, вся работа газа равна нулю, и всё полученное тепло идёт на изменение внутренней энергии.
  • Если не меняется давление — изобарный процесс, работа газа считается как p · ΔV.
  • Если не меняется температура — изотермический процесс, внутренняя энергия не меняется, и всё полученное тепло переходит в работу газа.
  • На графиках в осях p-V, V-T, p-T тип процесса виден по тому, какая из величин на осях остаётся постоянной (горизонтальная или вертикальная линия) — это быстрее, чем читать текстовое условие заново.

Частая ошибка

Путаница знака работы газа в первом законе термодинамики: если газ расширяется, он совершает положительную работу (расходует часть полученного тепла на это, а не только на нагрев), если сжимается — работа газа отрицательна, то есть работу совершают над газом. Перед подстановкой в формулу стоит сначала словами определить, что физически происходит с газом, а не механически вставлять числа.

Что дальше

Раздел хорошо закрепляется через разбор графиков процессов — умение быстро прочитать график экономит время сильнее, чем знание дополнительных формул. В курсе «ЕГЭ по физике» на Skill Unit отдельно разбираем графические задачи по термодинамике. Первые уроки бесплатны.

Хотите пройти путь на практике?

Курс «ЕГЭ по физике»: короткие уроки, практические задания и проверка ответов. Первый урок бесплатно.

Смотреть курс