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
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.
При изобарном нагревании теплота идёт и на нагрев, и на работу, но температура всё равно растёт. Внутренняя энергия $U\sim T$ увеличивается — цифра 1.
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.
Концентрация $n=\dfrac{N}{V}$. Число молекул постоянно, а при изобарном нагреве газ расширяется, объём $V$ растёт, поэтому концентрация уменьшается — цифра 2.