ID: 00025733
При переводе идеального газа из состояния 1 в состояние 2 концентрация молекул n пропорциональна давлению р (см. рисунок). Масса газа в процессе остаётся постоянной.
Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующих процесс 1–2.
1) Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул газа уменьшается.
2) Плотность газа уменьшается.
3) Абсолютная температура газа остаётся неизменной.
4) Происходит изохорное нагревание газа.
5) Среднеквадратичная скорость теплового движения молекул газа увеличивается.
Источник: ФИПИ
На рисунке в осях «концентрация $n$ — давление $p$» газ переходит из состояния 1 в состояние 2 по прямой, проходящей через начало координат — то есть $n$ прямо пропорциональна $p$ на всём пути. Из построения видно, что состояние 2 расположено ниже и левее состояния 1 — при переходе 1–2 и концентрация, и давление уменьшаются.
Как и в похожих задачах этой партии: раз отношение $p/n$ постоянно вдоль всего процесса (прямая через начало координат), а $p=nkT$, то и температура $T=\dfrac{p}{nk}$ остаётся постоянной — процесс 1–2 идёт изотермически.
Утверждение 1: средняя кинетическая энергия теплового движения молекул уменьшается. Но она зависит только от температуры ($E=\dfrac{3}{2}kT$), а температура постоянна. Неверно.
Утверждение 2: плотность газа уменьшается. Плотность $\rho=nm_0$ прямо пропорциональна концентрации, а концентрация в процессе 1–2 падает — значит, и плотность падает. Верно.
Утверждение 3: абсолютная температура газа остаётся неизменной. Мы уже это установили. Верно.
Утверждение 4: происходит изохорное нагревание газа. Но процесс изотермический (температура постоянна), а не изохорный, да и не нагревание — значит, утверждение неверно сразу по двум признакам.
Утверждение 5: среднеквадратичная скорость теплового движения молекул увеличивается. Она зависит только от температуры ($v_{кв}=\sqrt{3kT/m}$), а температура постоянна — скорость не меняется. Неверно.