Решение: Процесс идеального газа
При переводе одноатомного идеального газа из состояния 1 в состояние 2 концентрация молекул $n$ пропорциональна давлению $p$ (см. рисунок). Масса газа в процессе остаётся постоянной. Выберите два правильных утверждения, характеризующих процесс 1–2.
Решение по шагам
4 шагаДля идеального газа давление связано с концентрацией и температурой соотношением:
$$p = nkT$$По графику концентрация $n$ прямо пропорциональна давлению $p$, поэтому отношение $p/n$ постоянно. Следовательно, абсолютная температура газа не изменяется:
$$T = \frac{p}{nk} = \mathrm{const}$$Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул одноатомного идеального газа зависит только от температуры, поэтому она остаётся неизменной.
$$\overline{E_k} = \frac{3}{2}kT = \mathrm{const}$$Масса газа постоянна, а концентрация молекул при переходе из состояния 1 в состояние 2 уменьшается. Поэтому объём увеличивается, а плотность уменьшается:
$$\rho = \frac{m}{V} \sim n$$Где здесь ошибаются
Считать, что увеличение давления обязательно означает увеличение температуры, не учитывая одновременное увеличение концентрации.
Путать концентрацию молекул с плотностью и не учитывать постоянство массы газа.
Называть переход из состояния 1 в состояние 2 сжатием, хотя концентрация и плотность уменьшаются.