Задание 9 ЕГЭ по физике: Идеальный газ, количество которого неизменно, в некотором…

№2. Задание 9

ID: 00014722

Идеальный газ, количество которого неизменно, в некотором процессе 1−2 совершил положительную работу 100 Дж. Внутренняя энергия газа в этом процессе изменилась на 120 Дж. Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения относительно проведённого процесса.

1) Этот процесс представляет собой замкнутый цикл.
2) В результате этого процесса газ отдал количество теплоты окружающим телам ( $Q_{12}\lt 0$ ).
3) В результате этого процесса температура газа могла как повыситься, так и понизиться.
4) Объём газа в этом процессе уменьшился.
5) Объём газа в этом процессе увеличился.

Запишите в ответ выбранные цифры.

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

Работаем с первым законом $Q=\Delta U+A$ и с двумя фактами из условия: газ совершил положительную работу $A=+100$ Дж, а внутренняя энергия изменилась на 120 Дж (величина дана, а вот её знак в условии не уточнён). Это и решает задачу.

Разбираем утверждения

1) Неверно. В замкнутом цикле газ возвращается в исходное состояние и $\Delta U=0$ . Здесь же внутренняя энергия изменилась на 120 Дж $\neq 0$ — это не цикл.
4) Неверно и 5) Верно. Газ совершил положительную работу ( $A=+100$ Дж $\gt 0$ ) — а газ совершает положительную работу только когда расширяется. Значит объём увеличился (пункт 5 верен, пункт 4 — нет).
3) Верно. Температура идеального газа жёстко связана с внутренней энергией ( $U\propto T$ ): растёт $U$ — растёт $T$ , падает $U$ — падает $T$ . Но в условии дана лишь величина изменения $|\Delta U|=120$ Дж без знака, поэтому $U$ (а с ней и температура) могла как вырасти, так и упасть.
2) Неверно. Этот пункт утверждает определённо $Q\lt 0$ . Но при $\Delta U=+120$ Дж получаем $Q=\Delta U+A=120+100=+220$ Дж $\gt 0$ (газ тепло поглотил). Значит «отдал тепло» нельзя утверждать как обязательный исход — пункт неверен.

Ответ: 35