Циклы и Тепловые… — Задание 9 ЕГЭ по физике №00012710

Шаг 1. Проверка утверждения 1

Концентрация молекул газа $n$ вычисляется по формуле:

$n = \frac{N}{V} \text{ (м}^{-3}\text{)}$

Где $N$ — число молекул (оно неизменно), а $V$ — объем газа. Чтобы концентрация была максимальной, объем должен быть минимальным. На графике четко видно, что в точке $B$ объем $V$ достигает своего максимального значения. Следовательно, концентрация там минимальна.

Итог: Утверждение неверно.

Шаг 2. Проверка утверждения 2

В процессе $AB$ (изобарное расширение) объем увеличивается ($\Delta V > 0$), значит, газ совершает положительную работу $A > 0 \text{ (Дж)}$.

Температура тоже увеличивается ($\Delta T > 0$), следовательно, внутренняя энергия газа растет $\Delta U > 0 \text{ (Дж)}$.

Запишем первое начало термодинамики:

$Q = \Delta U + A \text{ (Дж)}$

Поскольку и $\Delta U$, и $A$ положительны, количество теплоты $Q > 0 \text{ (Дж)}$. Это означает, что газ получает тепло.

Итог: Утверждение верно.

Шаг 3. Проверка утверждения 3

Процесс $BC$ — изотермический, температура $T$ постоянна. Внутренняя энергия $U$ идеального одноатомного газа зависит исключительно от его абсолютной температуры:

$U = \frac{3}{2}\nu RT \text{ (Дж)}$

Раз температура не меняется ($\Delta T = 0 \text{ К}$), то и изменение внутренней энергии равно нулю ($\Delta U = 0 \text{ Дж}$). Внутренняя энергия остается неизменной.

Итог: Утверждение верно.

Шаг 4. Проверка утверждения 4

Давление в процессе $CD$ действительно постоянно. Однако объем газа в этом процессе уменьшается ($\Delta V < 0$).

Формула работы газа в изобарном процессе:

$A = p\Delta V \text{ (Дж)}$

Так как изменение объема отрицательно, работа газа также отрицательна ($A < 0$). Газ совершает отрицательную работу (то есть внешние силы совершают положительную работу над газом).

Итог: Утверждение неверно.

Шаг 5. Проверка утверждения 5

В процессе $DA$ объем постоянен (изохорный процесс). Температура газа при этом падает.

Согласно закону Шарля для изохорного процесса:

$\frac{p}{T} = \text{const}$

Поскольку знаменатель $T$ уменьшается, числитель $p$ также должен уменьшаться, чтобы дробь оставалась неизменной. Давление падает, а не увеличивается.