Термодинамика — Задание 10 ЕГЭ по физике №00025780

На диаграмме p–V показан циклический процесс 1–2–3–1. Точка 1 — $(V_0,\ p_0)$, точка 2 — $(3V_0,\ 3p_0)$, точка 3 — $(2V_0,\ p_0)$.

Участок 1–2 лежит на прямой, проходящей через начало координат (это видно по пунктиру): здесь и давление, и объём растут втрое. Температуру найдём из уравнения Менделеева–Клапейрона $T=\dfrac{pV}{\nu R}$: в точке 1 она пропорциональна $p_0V_0$, а в точке 2 — уже $3p_0\cdot3V_0=9p_0V_0$, то есть температура выросла в 9 раз. Раз температура растёт, растёт и внутренняя энергия газа.

Участок 3–1 идёт при постоянном давлении $p_0$ (обе точки лежат на одной горизонтали), объём при этом уменьшается с $2V_0$ до $V_0$. Концентрация молекул $n=\dfrac{N}{V}$ зависит только от числа молекул N (оно не меняется — количество газа в системе постоянное) и объёма V. Раз объём уменьшается, концентрация n увеличивается.

Итого: внутренняя энергия газа в процессе 1–2 увеличивается, концентрация газа в процессе 3–1 тоже увеличивается.