ID: 00025735
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, характеризующие процесс 1–2.
1) Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул газа увеличивается.
2) Плотность газа остаётся неизменной.
3) Абсолютная температура газа уменьшается.
4) Происходит изотермическое расширение газа.
5) Среднеквадратичная скорость теплового движения молекул газа остаётся неизменной.
Источник: ФИПИ
На рисунке в осях «концентрация $n$ — давление $p$» газ переходит из состояния 1 в состояние 2 по прямой, проходящей через начало координат. Из построения видно, что состояние 2 расположено ниже и левее состояния 1 — и концентрация, и давление при переходе 1–2 уменьшаются.
Как и в похожих задачах этой партии: раз отношение $p/n$ постоянно вдоль всего процесса, а $p=nkT$, то температура $T=\dfrac{p}{nk}$ остаётся постоянной — процесс 1–2 изотермический.
Утверждение 1: средняя кинетическая энергия теплового движения молекул увеличивается. Но она зависит только от температуры, а температура постоянна. Неверно.
Утверждение 2: плотность газа остаётся неизменной. Плотность $\rho=nm_0$ прямо пропорциональна концентрации, а концентрация в процессе 1–2 уменьшается — значит, и плотность уменьшается, а не остаётся постоянной. Неверно.
Утверждение 3: абсолютная температура газа уменьшается. Мы уже установили, что она постоянна. Неверно.
Утверждение 4: происходит изотермическое расширение газа. Процесс действительно идёт при постоянной температуре (изотермически) — а раз концентрация $n=N/V$ падает при неизменной массе газа, объём растёт, то есть это расширение. Оба признака совпадают. Верно.
Утверждение 5: среднеквадратичная скорость теплового движения молекул остаётся неизменной. Она зависит только от температуры, которая постоянна. Верно.