ID: 00025759
На рисунке изображена диаграмма четырёх последовательных изменений состояния 2 моль идеального газа. В каком процессе работа газа положительна и максимальна по величине, а в каком – работа внешних сил положительна и максимальна по величине?
Установите соответствие между характеристиками процессов и номерами процессов на диаграмме.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССОВ НОМЕРА ПРОЦЕССОВ А) работа газа положительна и максимальна Б) работа внешних сил положительна и максимальна
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4 А Б 1 2 3 4 1 2 3 4
Источник: ФИПИ
На диаграмме p–V показан замкнутый цикл из четырёх процессов, образующих параллелограмм: два вертикальных участка (2 и 4) и два наклонных, идущих по диагонали (1 и 3).
Работа газа — это работа, которую газ совершает сам, расширяясь: она связана с изменением объёма, $A=\displaystyle\int p\,dV$. На вертикальных участках 2 и 4 объём вообще не меняется, поэтому работа газа там равна нулю.
Процесс 1 идёт по верхней диагонали слева направо — объём растёт, причём при более высоком давлении, чем у нижней диагонали. Значит, именно здесь газ совершает положительную и по модулю наибольшую работу (по сравнению с остальными процессами, где работа либо нулевая, либо отрицательная).
Процесс 3 идёт по нижней диагонали справа налево — объём уменьшается, то есть газ сжимают, и работа газа здесь отрицательна. А значит, работа внешних сил (работа, совершаемая над газом) здесь положительна — и это единственный процесс, где внешние силы совершают положительную работу, то есть она автоматически оказывается наибольшей.
Итого: работа газа положительна и максимальна в процессе 1, работа внешних сил положительна и максимальна в процессе 3.