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.
Ответ: 31.