Решение: Процессы идеального газа
Зависимость температуры одного моля одноатомного идеального газа от давления показана на рисунке. Выберите два утверждения, которые верно отражают результаты этого эксперимента.
Решение по шагам
5 шаговДля одного моля идеального газа из уравнения состояния следует:
$$pV = RT, \qquad V = \dfrac{RT}{p}$$На участке 1–2 график представляет прямую, проходящую через начало координат, поэтому $T/p = \mathrm{const}$. Следовательно, объём газа постоянен, а не увеличивается в 3 раза.
При постоянном объёме концентрация молекул газа также не изменяется. Температура возрастает, поэтому газ получает тепло, а не отдаёт его.
На участке 2–3 температура постоянна, а давление уменьшается. Из соотношения $V = RT/p$ следует, что объём увеличивается, то есть газ расширяется и совершает положительную работу.
Внутренняя энергия одноатомного идеального газа зависит только от температуры. На участке 2–3 температура постоянна, поэтому внутренняя энергия не изменяется.
Где здесь ошибаются
Считать, что наклонная прямая на графике $T(p)$ соответствует постоянному объёму только без проверки прохождения через начало координат.
Путать уменьшение давления при постоянной температуре с уменьшением объёма.
Считать, что при расширении внутренняя энергия обязательно уменьшается.