Zadanie 9. Matura CKE Listopad 2019

Zadanie 11. (0–3)
Używając małego metalowego cylindra zamkniętego tłokiem, który mógł poruszać się praktycznie bez tarcia, wykonano doświadczenie w układzie przedstawionym na rysunku.[img1]Gdy wodę w naczyniu podgrzano od temperatury $22\text{ }^\circ\text{C}$ do $68\text{ }^\circ\text{C}$, tłok przesunął się w górę. Ustalono, że objętość powietrza zamkniętego tłokiem zwiększyła się od $125\text{ cm}^3$ do $144\text{ cm}^3$.
Wyznacz, korzystając tylko z podanych informacji oraz z własności przemian gazowych, temperaturę zera bezwzględnego w skali Celsjusza.

W naczyniu A znajduje się 1 mol helu, natomiast w naczyniu B jest 1 mol neonu. Średnie energie kinetyczne atomów obu gazów są jednakowe. Objętości naczyń również są jednakowe.
Podkreśl właściwe wyrażenia w nawiasach, aby powstały zdania prawdziwe.
1. Temperatura gazu w naczyniu A jest ......................... temperatura gazu w naczyniu B.
2. Średnia prędkość atomów gazu w naczyniu A jest ......................... średnia prędkość atomów gazu w naczyniu B.
3. Ciśnienie gazu w naczyniu A jest ......................... ciśnienie gazu w naczyniu B.
4. Masa gazu w naczyniu A jest ......................... masa gazu w naczyniu B.

Zadanie 9. (0–4)
Początkowo otwartą probówkę zanurzono w ciepłej wodzie w ten sposób, że otwór probówki wystawał nieznacznie ponad poziom wody. Powierzchnia otworu probówki wynosiła $S = 1{,}5 \text{cm}^2$, a ciśnienie $p_{\text{wew}1}$ wewnątrz otwartej probówki, gdy ta się nagrzewała, było równe ciśnieniu $p_{\text{zew}}$ powietrza na zewnątrz probówki i wynosiło $p_{\text{wew}1} = 1000 \text{hPa}$. Gdy tylko temperatura powietrza w probówce osiągnęła wartość $50 ^\circ\text{C}$, otwór probówki przykryto bardzo lekkim i sztywnym krążkiem o średnicy większej niż otwór probówki. Ten krążek szczelnie przylegał do krawędzi otworu probówki i uniemożliwiał wymianę powietrza między otoczeniem a wnętrzem probówki. Następnie probówkę wyjęto z wody.
Po pewnym czasie temperatura powietrza w probówce zamkniętej krążkiem zmniejszyła się do $20 ^\circ\text{C}$.
W obliczeniach pomiń ciężar krążka, wpływ pary wodnej oraz rozszerzalność cieplną szkła. Potraktuj powietrze jako gaz doskonały. Temperatura zera bezwzględnego w zaokrągleniu do $1 ^\circ\text{C}$ wynosi $(-273) ^\circ\text{C}$.
Oblicz wartość siły nacisku krążka na brzegi probówki po zmniejszeniu temperatury powietrza w probówce do $20 ^\circ\text{C}$. Zapisz obliczenia.