ID: 00015594
В цилиндрическом сосуде под поршнем находится газ. Поршень не закреплён и может перемещаться в сосуде без трения (см. рис.). Газ медленно охлаждают. Как изменятся в результате этого давление газа и концентрация его молекул?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится;
2) уменьшится;
3) не изменится.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источник: ФИПИ
Идея. Поршень не закреплён, поэтому давление газа равно $p=p_{\text{атм}}+\dfrac{mg}{S}=\text{const}$ и при охлаждении не меняется (изобарный процесс). Концентрация $n=\dfrac{N}{V}=\dfrac{p}{kT}$.
Шаг 1. Давление. Свободный поршень удерживает давление постоянным независимо от температуры. Не изменится → 3.
Шаг 2. Концентрация. При охлаждении ($T$ убывает) объём уменьшается ($V\propto T$ при $p=\text{const}$), а число молекул $N$ постоянно, поэтому $n=\dfrac{N}{V}$ растёт. То же из $n=\dfrac{p}{kT}$: $p=\text{const}$, $T$ убывает — $n$ растёт. Увеличится → 1.