Термодинамика

Задание №10. МКТ и Термодинамика. Установление Соответствия

№2. Задание 10

ID: 00015166

В вертикальном цилиндрическом сосуде под подвижным поршнем массой $$M$$ , способным скользить без трения вдоль стенок сосуда, находится идеальный газ. Газу сообщают некоторое количество теплоты. Как в этом процессе изменяются следующие физические величины: внутренняя энергия газа, средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул газа, концентрация молекул?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины в указанном порядке. Цифры в ответе могут повторяться.

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

Поршень подвижный и без трения, поэтому давление газа постоянно (его задают атмосфера и вес поршня) — это изобарный процесс. Газу сообщают теплоту, значит он нагревается ( $$T$$ растёт) и расширяется.

Шаг 1. Внутренняя энергия

При изобарном нагревании теплота идёт и на нагрев, и на работу, но температура всё равно растёт. Внутренняя энергия $U\sim T$ увеличивается — цифра 1.

Шаг 2. Средняя кинетическая энергия молекул

Средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул прямо пропорциональна температуре: $\langle E_к\rangle=\dfrac{3}{2}kT$ . Температура растёт — значит и она увеличивается, цифра 1.

Шаг 3. Концентрация молекул

Концентрация $n=\dfrac{N}{V}$ . Число молекул постоянно, а при изобарном нагреве газ расширяется, объём $$V$$ растёт, поэтому концентрация уменьшается — цифра 2.

Ответ

112

Видеоразбор

Другие задания по теме «Термодинамика» (8)