ID: 00017029
На V–T-диаграмме показано, как изменялись объём и температура некоторого постоянного количества разреженного газа при его переходе из начального состояния 1 в состояние 4 (см. рисунок). Как изменялось давление газа p на каждом из трёх участков 1–2, 2–3, 3–4: увеличивалось, уменьшалось или же оставалось неизменным? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.
Источник: Сборник Гиголо
Количество газа постоянно, поэтому связь трёх параметров даёт уравнение Клапейрона — Менделеева pV = \nu R T, откуда p = \dfrac{\nu R T}{V}. Давление «тянут вверх» рост температуры и уменьшение объёма, а «вниз» — рост объёма и падение температуры. На каждом участке посмотрим по диаграмме, что происходит с V и T, и сделаем вывод.
По диаграмме объём остаётся постоянным, а температура растёт (вертикальный отрезок на VT-диаграмме — это изохора). При V = \text{const} из p = \nu R T/V следует, что давление пропорционально температуре, значит давление увеличивается.
Здесь и объём, и температура растут пропорционально друг другу — отрезок лежит на прямой, проходящей через начало координат (изобара). Отношение V/T = \text{const}, а тогда p = \nu R/(V/T) = \text{const}: давление не изменяется.
По диаграмме температура постоянна, а объём уменьшается (горизонтальный отрезок — изотерма). При T = \text{const} давление обратно пропорционально объёму (закон Бойля — Мариотта): объём падает — давление растёт.
Ответ: 1–2 — давление увеличивалось; 2–3 — не изменялось; 3–4 — увеличивалось.
На участке 1–2 давление увеличивалось, на участке 2–3 не изменялось, на участке 3–4 увеличивалось. Каждый раз вывод следует из уравнения Клапейрона — Менделеева p = νRT/V и характера изменения V и T на данном участке (см. рисунок).