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.