Решение: Процессы аргона на графике
Один моль аргона участвует в процессе 1–2–3, представленном на графике зависимости давления $p$ от средней кинетической энергии $\overline{E}_{\text{к}}$ теплового движения молекул. Выберите все верные утверждения, характеризующие процессы на рисунке.
Решение по шагам
5 шаговСредняя кинетическая энергия теплового движения молекул одноатомного идеального газа пропорциональна абсолютной температуре: при увеличении $\overline{E}_{\text{к}}$ температура растёт.
$$\overline{E}_{\text{к}} \sim T$$На участке 1–2 график является прямой, проходящей через начало координат, поэтому $p/T = \text{const}$. Из уравнения состояния идеального газа следует, что объём и концентрация газа постоянны.
$$\frac{p}{T} = \frac{nR}{V} = \text{const}$$На участке 1–2 температура увеличивается. При постоянном объёме газ совершает нулевую работу, а его внутренняя энергия возрастает, поэтому газ получает положительное количество теплоты, а не отдаёт его. Утверждение 1 верно, утверждение 2 неверно.
$$A = 0,\quad \Delta U > 0,\quad Q > 0$$На участке 2–3 средняя кинетическая энергия и температура постоянны, а давление увеличивается. Следовательно, объём уменьшается: газ изотермически сжимается, а не расширяется.
$$T = \text{const},\quad p \uparrow \Rightarrow V \downarrow$$При изотермическом процессе внутренняя энергия идеального газа не изменяется. При сжатии работа газа отрицательна, поэтому газ отдаёт окружающей среде положительное количество теплоты.
$$\Delta U = 0,\quad A < 0,\quad Q = A < 0$$Где здесь ошибаются
Путать среднюю кинетическую энергию молекул с давлением и считать, что вертикальный участок означает рост температуры.
Считать увеличение давления при постоянной температуре расширением, хотя по уравнению идеального газа объём при этом уменьшается.
Забывать, что при изотермическом сжатии идеальный газ отдаёт теплоту окружающей среде.