ID: 00007769
В цилиндре, закрытом подвижным поршнем, находится идеальный газ. На рисунке показана диаграмма, иллюстрирующая изменение внутренней энергии $U$ газа и передаваемое ему количество теплоты $Q$. Опишите изменение давления газа при его переходе из состояния 1 в состояние 2, а затем в состояние 3. Свой ответ обоснуйте, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.
Источник: ФИПИ
Идеальный газ в цилиндре с подвижным поршнем. По диаграмме: процесс 1→2: $Q = 0$, $\Delta U \gt 0$; процесс 2→3: $\Delta U = 0$, $Q \gt 0$.
как изменяется давление газа в процессах 1→2 и 2→3 — ?
Процесс 1→2. По первому началу термодинамики $Q = \Delta U + A_{\text{газа}}$. Так как $Q = 0$, то $A_{\text{газа}} = -\Delta U \lt 0$ — работа газа отрицательна, значит газ сжимается и объём уменьшается. При этом $\Delta U \gt 0$ — температура растёт. По уравнению состояния $pV = \nu R T$: температура растёт, объём уменьшается, поэтому давление увеличивается.
Процесс 2→3. Здесь $\Delta U = 0$ — температура не меняется (изотермический процесс). Подведённая теплота $Q \gt 0$ идёт на работу газа $A_{\text{газа}} = Q \gt 0$ — газ расширяется, объём растёт. По закону Бойля–Мариотта ($pV = \text{const}$ при $T = \text{const}$) при увеличении объёма давление уменьшается.
При переходе из состояния 1 в состояние 2 давление газа увеличивается, а при переходе из состояния 2 в состояние 3 — уменьшается