ID: 00025715
На рисунке показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом, в координатах V –Т , где V – объём газа, Т – абсолютная температура газа. Количество вещества газа постоянно.
Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие отражённые на графике процессы.
1) В состоянии В концентрация атомов газа максимальна.
2) В процессе АВ газ получает положительное количество теплоты.
3) В процессе ВС внутренняя энергия газа остаётся неизменной.
4) Давление газа в процессе С D постоянно, при этом газ совершает положительную работу.
5) В процессе DA давление газа изохорно увеличивается.
Источник: ФИПИ
На графике в осях $V$–$T$ изображён цикл $A\to B\to C\to D\to A$. Точки $A$ и $D$ лежат на одной горизонтали (одинаковый объём) — это изохора. Из рисунка видно две пунктирные линии из начала координат: более крутая проходит через $A$ и продолжается сплошной линией до $B$ (это изобара с меньшим объёмом), более пологая соответствует линии через $C$ и $D$ (изобара с бóльшим объёмом). Отрезок $B\to C$ вертикален (постоянная температура) — изотерма.
Итак: $A\to B$ — изобара, объём и температура растут. $B\to C$ — изотерма, давление падает (объём при этом уменьшается, раз $B$ выше по $V$, чем $C$). $C\to D$ — вторая изобара (с бóльшим объёмом, чем у первой), температура и объём падают. $D\to A$ — изохора, температура падает при переходе от $D$ к $A$.
Концентрация атомов $n=N/V$ максимальна там, где объём минимален — а минимальный объём во всём цикле у точек $A$ и $D$ (изохора). Точка $B$, наоборот, находится на участке с самым большим объёмом — значит, концентрация в состоянии $B$ минимальна, а не максимальна, как утверждает пункт 1. Неверно.
На $A\to B$ (изобара) объём и температура растут одновременно — газ расширяется при нагревании, значит, совершает положительную работу и его внутренняя энергия растёт: оба слагаемых первого закона положительны, поэтому $Q=\Delta U+A\gt0$ — газ получает положительное тепло. Утверждение 2 верно.
На $B\to C$ температура постоянна (изотерма) — для идеального газа внутренняя энергия зависит только от температуры, значит, она не меняется. Утверждение 3 верно.
На $C\to D$ давление постоянно (вторая изобара), но объём при этом УМЕНЬШАЕТСЯ (переход от бóльшего объёма у $C$ к меньшему у $D$) — значит, газ сжимают, и он совершает отрицательную работу, а не положительную, как утверждает пункт 4. Неверно.
На $D\to A$ объём не меняется (изохора), а температура падает — по уравнению состояния при постоянном объёме давление должно падать вместе с температурой, а не расти, как утверждает пункт 5. Неверно.