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