Задание № 14 · ОГЭ

Сравнение графиков газовых законов

Как по осям координат распознать изотерму, изобару и изохору
6 мин чтенияСложность: Обновлено 27 сентября 2026

График теплового процесса показывает, как изменяются параметры газа при переходе из одного состояния в другое. Чтобы распознать процесс, сначала определите, какие величины отложены по осям, затем найдите постоянную величину и сопоставьте вид графика с законом газа.

1. Что нужно знать перед чтением графика

Состояние данной массы идеального газа задаётся давлением \(p\), объёмом \(V\) и абсолютной температурой \(T\). Эти величины связаны уравнением состояния идеального газа. На графике обычно изображают зависимость одной величины от другой, считая третью постоянной.

D
Основные процессы

Изотермический процесс — процесс при постоянной температуре \(T=const\). Изобарический процесс — процесс при постоянном давлении \(p=const\). Изохорический процесс — процесс при постоянном объёме \(V=const\).

T
Газовые законы

Для данной массы идеального газа: при \(T=const\) произведение \(pV\) постоянно; при \(p=const\) отношение \(V/T\) постоянно; при \(V=const\) отношение \(p/T\) постоянно.

\[pV=\nu RT\]
\[T=const:\quad pV=const\]
\[p=const:\quad \frac{V}{T}=const\]
\[V=const:\quad \frac{p}{T}=const\]
\(p\)
давление
Па
\(V\)
объём
м³
\(T\)
абсолютная температура
К
\(\nu\)
количество вещества
моль

Температуру в газовых законах нужно выражать только в кельвинах: \(T=t+273\). Значения температуры по шкале Цельсия нельзя непосредственно подставлять в отношения \(V/T\) и \(p/T\).

2. Изотерма: температура постоянна

При \(T=const\) давление и объём изменяются обратно пропорционально: если объём уменьшается, давление возрастает, и наоборот. Такой процесс подробнее рассматривается на странице изотермический процесс.

\[p=\frac{C}{V},\qquad C=pV=const\]

На плоскости \(p(V)\) изотерма имеет вид ветви гиперболы. Она не пересекает оси координат: при очень большом объёме давление стремится к нулю, а при очень малом объёме давление резко возрастает.

0.511.522.533.544.550.511.522.533.5V, м³p, ПаpV = const
Изотерма на плоскости \(p(V)\): давление обратно пропорционально объёму.

Если на одном графике показаны несколько изотерм, более высокая кривая соответствует большей температуре. При одинаковом объёме у неё больше давление, поскольку \(p=\frac{\nu RT}{V}\).

Как узнать изотерму

Ищите гиперболу на графике \(p(V)\) или горизонтальную линию на графике \(T(V)\), \(T(p)\): в изотермическом процессе температура постоянна.

3. Изобара и изохора

При постоянном давлении объём прямо пропорционален абсолютной температуре. Это изобарический процесс. На плоскости \(V(T)\) изобара изображается прямой линией, проходящей через начало координат, если температура отсчитывается в кельвинах.

\[\frac{V}{T}=const,\qquad V=\frac{\nu R}{p}T\]

На плоскости \(p(V)\) изобара — горизонтальная линия: давление не меняется, а объём может изменяться. На плоскости \(p(T)\) она также является горизонтальной линией.

0.511.522.533.544.550.511.522.533.544.55T, КV, м³0V/T = const
Изобара на плоскости \(V(T)\): объём прямо пропорционален абсолютной температуре.

При постоянном объёме получается изохорический процесс. Давление прямо пропорционально абсолютной температуре. На плоскости \(p(T)\) изохора — прямая через начало координат.

\[\frac{p}{T}=const,\qquad p=\frac{\nu R}{V}T\]

На плоскости \(p(V)\) изохора — вертикальная линия: объём сохраняется, а давление изменяется. На плоскости \(V(T)\) изохора — горизонтальная линия.

ПроцессПостоянная величинаУдобные координатыВид графика
Изотермический\(T\)\(p(V)\)гипербола \(p=C/V\)
Изобарический\(p\)\(V(T)\)прямая через начало координат
Изохорический\(V\)\(p(T)\)прямая через начало координат
Микро-проверка

Какой процесс изображён горизонтальной линией на графике \(p(V)\)?

4. Как распознавать графики на разных плоскостях

Один и тот же процесс выглядит по-разному в разных координатах. Поэтому нельзя определять процесс только по форме линии. Нужно подписать оси и проверить, какая величина сохраняется.

ПлоскостьИзотерма \(T=const\)Изобара \(p=const\)Изохора \(V=const\)
\(p(V)\)гиперболагоризонтальная линиявертикальная линия
\(V(T)\)горизонтальная линияпрямая через начало координатгоризонтальная линия
\(p(T)\)горизонтальная линиягоризонтальная линияпрямая через начало координат

В таблице есть важная особенность: на плоскости \(V(T)\) и на плоскости \(p(T)\) горизонтальная линия может соответствовать разным процессам. Например, горизонталь \(V(T)\) означает \(V=const\), то есть изохору, а горизонталь \(p(T)\) означает \(p=const\), то есть изобару. Решение всегда начинается с чтения подписей осей.

Алгоритм распознавания

1. Прочитайте названия осей и единицы измерения. 2. Определите, какая величина постоянна по горизонтали, вертикали или формуле. 3. Используйте закон газа. 4. Проверьте направление изменения остальных величин.

5. Разобранный пример

№
Определение процесса по графику

На графике \(p(V)\) газ переходит из состояния 1 в состояние 2: объём увеличивается от \(2\) до \(6\) л, давление уменьшается от \(6\) до \(2\) кПа. Определите процесс и температуру в состояниях сравните.

1
Проверим произведение давления на объём в двух состояниях.
\(\displaystyle p_1V_1=6\cdot2=12\ \text{кПа·л}\)
2
Вычислим такое же произведение для второго состояния.
\(\displaystyle p_2V_2=2\cdot6=12\ \text{кПа·л}\)
3
Произведение \(pV\) не изменилось, значит, для данной массы газа постоянна температура.
\(\displaystyle p_1V_1=p_2V_2\Rightarrow T_1=T_2\)
4
Следовательно, процесс является изотермическим. При расширении давление уменьшилось, что соответствует обратной пропорциональности.
\(\displaystyle p=\frac{C}{V}\)

Важно: сравнивать температуры можно только после вывода о постоянстве \(pV\) для одной и той же массы газа. Если количество газа изменяется, простое применение газового закона для замкнутой системы может быть неверным; особенности таких случаев связаны с открытой газовой системой.

Если график задан не точками, а линией, используйте её геометрический вид. Гипербола на \(p(V)\) указывает на изотерму, вертикаль — на изохору, горизонталь — на изобару. Для прямых на графиках \(V(T)\) и \(p(T)\) обязательно проверьте, проходит ли линия через начало координат.

!
Частые ошибки

Ошибка 1. Использовать градусы Цельсия вместо кельвинов. Исправление: перевести температуру в абсолютную шкалу. Ошибка 2. Считать любую прямую изотермой. На \(p(V)\) изотерма — гипербола, а не прямая. Ошибка 3. Забыть про оси. Горизонтальная линия означает постоянство именно вертикальной величины. Ошибка 4. Сравнивать разные массы газа как одну систему. Законы в таком виде применимы к фиксированному количеству вещества.

6. Связь с переходом между состояниями

Для произвольного перехода одной и той же массы газа между двумя состояниями удобно применять объединённый газовый закон. Он позволяет сравнить состояния, даже если одновременно изменяются давление, объём и температура. Подробный разбор преобразований приведён на странице переход газа из одного состояния в другое.

\[\frac{p_1V_1}{T_1}=\frac{p_2V_2}{T_2}\]

Если одна величина постоянна, эта формула превращается в соответствующий частный закон. Например, при \(T_1=T_2\) сокращается температура и получается \(p_1V_1=p_2V_2\) — закон изотермического процесса.

Vpизотерма
Схематический вид изотермы на плоскости \(p(V)\).
Q
Быстрый тест по теме

Проверь себя

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · изохора
Как выглядит изохора на плоскости \(p(V)\)?
Главное за минуту

Главное

  • Изотерма: \(T=const\), \(pV=const\); на \(p(V)\) это гипербола.
  • Изобара: \(p=const\), \(V/T=const\); на \(V(T)\) — прямая через начало координат.
  • Изохора: \(V=const\), \(p/T=const\); на \(p(T)\) — прямая через начало координат.
  • Горизонтальная или вертикальная линия определяется подписями осей, а не запоминается безусловно.
  • Температуру в формулах всегда выражают в кельвинах; для замкнутой системы используют объединённый закон \(\frac{pV}{T}=const\).