Решение: Циклический процесс в координатах p–T
На рисунке показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом, в координатах $p$–$T$, где $p$ — давление газа, $T$ — абсолютная температура газа. Количество вещества газа постоянно.
Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующих процессы на графике.
Решение по шагам
4 шагаДля идеального газа внутренняя энергия зависит только от температуры: $U = \dfrac{3}{2}\nu RT$.
На участке $AB$ температура газа увеличивается. Этот участок соответствует постоянному объёму, поэтому работа газа равна нулю: $A = 0$. Согласно первому закону термодинамики $Q = \Delta U + A$, следовательно, $Q = \Delta U > 0$. Утверждение 2 верно.
На участке $BC$ температура постоянна, так как участок изображён вертикальной линией на диаграмме $p$–$T$. Поэтому внутренняя энергия идеального газа не изменяется: $\Delta U = 0$. Утверждение 3 верно.
Утверждения 1, 4 и 5 неверны: направление цикла и изменение объёма не подтверждают отрицательную работу газа за цикл; на участке $CD$ газ расширяется, а участок $DA$ не является изотермическим.
Где здесь ошибаются
Считать вертикальный участок на диаграмме $p$–$T$ изохорой вместо изотермы.
Забывать, что внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры.
Путать работу газа с работой внешних сил.