ID: 00012992
В цилиндрическом сосуде, закрытом подвижным поршнем, находится водяной пар и капля воды. С паром в сосуде при постоянной температуре провели процесс a→b→c, pV−диаграмма которого представлена на рисунке. Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения относительно проведённого процесса.
1) На участке b→c масса пара уменьшается.
2) На участке a→b к веществу в сосуде подводится положительное количество теплоты.
3) В точке с водяной пар является насыщенным.
4) На участке a→b внутренняя энергия капли уменьшается.
5) На участке b→c внутренняя энергия пара уменьшается.
Источник: ФИПИ
Участок АБ — изобарное расширение ($P = \text{const}$). Из уравнения $PV = \nu RT$ при $P, R, T = \text{const}$ объём растёт → количество вещества пара $\nu$ растёт. Дополнительная вода испаряется из капли.
Утверждение 1: На БЦ — гипербола, $\nu = \text{const}$ (капля уже испарилась), масса пара не меняется. Неверно.
Утверждение 2: По первому началу термодинамики $Q = \Delta U + A$. При $T = \text{const}$ для идеального газа $\Delta U = 0$. Объём на АБ растёт → $A \gt 0$. Значит $Q \gt 0$ — теплота подводится. Верно.
Утверждение 3: Насыщенный пар был только до точки Б (есть капля). После Б капля испарилась, влажность начала падать. В точке Ц пар ненасыщенный. Неверно.
Утверждение 4: На АБ капля испаряется, её масса уменьшается. Внутренняя энергия капли:
$$U_\text{кап} = \frac{3}{2}\nu_\text{кап} RT$$
Количество вещества капли $\nu_\text{кап}$ уменьшается → $U_\text{кап}$ уменьшается. Верно.
Утверждение 5: На БЦ: $T = \text{const}$, $\nu = \text{const}$ → $U_\text{пар} = \text{const}$. Неверно.