Задача 27993. Показательные уравнения и неравенства

ЕГЭ Математика (профиль)Задание 9Показательные уравнения и неравенства2.2.3 Показательные неравенства

Установка для демонстрации адиабатического сжатия представляет собой сосуд с поршнем, резко сжимающим газ. При этом объeм и давление связаны соотношением pV в степени левая круглая скобка 1,4 правая круглая скобка = const, где p (атм.)  — давление газа, V  — объeм газа в литрах. Изначально объeм газа равен 1,6 л, а его давление равно одной атмосфере. В соответствии с техническими характеристиками поршень насоса выдерживает давление не более 128 атмосфер. Определите, до какого минимального объeма можно сжать газ. Ответ выразите в литрах.

В подтеме 7 задач
Разбор
Главная идея: Из соотношения p1V11,4=p2V21,4p_1V_1^{1,4}=p_2V_2^{1,4} получаем (V2/1,6)1,4=27(V_2/1,6)^{1,4}=2^{-7}, откуда V2=1,625=0,05V_2=1,6\cdot 2^{-5}=0,05 л.

1. Записываем закон. Для адиабатического процесса pV1,4=constpV^{1,4}=\text{const}, значит начальные и конечные значения связаны: p1V11,4=p2V21,4.p_1V_1^{1,4}=p_2V_2^{1,4}.

2. Подставляем данные. p1=1p_1=1 атм, V1=1,6V_1=1,6 л, максимальное допустимое давление p2=128p_2=128 атм (при большем давлении поршень не выдержит, а чем меньше объём, тем больше давление — поэтому минимальный объём достигается именно при p2=128p_2=128): 11,61,4=128V21,4.1\cdot 1,6^{1,4}=128\cdot V_2^{1,4}.

3. Решаем показательное уравнение. V21,4=1,61,4128,(V21,6)1,4=1128=27.V_2^{1,4}=\frac{1,6^{1,4}}{128},\qquad \left(\frac{V_2}{1,6}\right)^{1,4}=\frac{1}{128}=2^{-7}. Возводим обе части в степень 11,4\frac{1}{1,4}: V21,6=27/1,4=25=132.\frac{V_2}{1,6}=2^{-7/1,4}=2^{-5}=\frac{1}{32}.

4. Находим объём. V2=1,632=0,05 л.V_2=\frac{1,6}{32}=0,05\ \text{л}.

Типичные ошибки

  • Неверно извлекают корень степени 1,4: забывают, что 1281/1,4=27/1,4=25=32128^{1/1,4}=2^{7/1,4}=2^5=32, и делят на 128.
  • Путают, где минимум: считают, что максимальному давлению соответствует максимальный объём.
  • Ошибка со знаком степени — умножают 1,6 на 32 вместо деления.

Ещё задачи этой подтемы