Термодинамика — Задание 10 ЕГЭ по физике №00047352

На рисунке два графика: А — в осях $V$–$T$, Б — в осях $p$–$T$. На каждом три участка: 1–2, 2–3 и 3–1. Утверждения касаются участков 1–2 и 2–3. Для каждого графика выясним, какой процесс идёт на этих участках, и проверим утверждения.

Сначала — что означают равенства. По первому закону термодинамики теплота, полученная газом, идёт на изменение внутренней энергии и на работу газа: $Q=\Delta U+A$. Поэтому:

$Q=\Delta U$ — значит, $A=0$: газ не совершает работы, его объём не меняется;

$\Delta U=0$ — температура не меняется (внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры);

$A=0$ — объём не меняется;

$Q=0$ — теплообмена нет.

График А ($V$–$T$). Участок 1–2 лежит на прямой, продолжение которой (пунктир) проходит через начало координат: $V\sim T$, это изобара. Объём и температура растут — газ нагревается и расширяется. Работа на 1–2 есть ($A\gt0$), поэтому утверждение 1 неверно. Внутренняя энергия растёт и работа положительна, значит $Q=\Delta U+A\gt0$ — утверждение 4 тоже неверно.

Участок 2–3 вертикальный: температура не меняется, меняется только объём (он уменьшается). Это изотерма, на ней $\Delta U=0$ — утверждение 2 верно. Утверждение 3 ($A=0$) неверно: объём на 2–3 меняется.

Графику А соответствует утверждение 2.

График Б ($p$–$T$). Участок 1–2 горизонтальный: давление постоянно, температура растёт. По $V=\dfrac{\nu RT}{p}$ объём тоже растёт — газ нагревается и расширяется, поэтому утверждения 1 и 4 к нему не подходят по тем же причинам.

Участок 2–3 лежит на прямой, продолжение которой проходит через начало координат: $p\sim T$, это изохора. Объём не меняется, работа газа $A=0$ — утверждение 3 верно. Температура на 2–3 падает, значит $\Delta U\ne0$, и утверждение 2 неверно.

Графику Б соответствует утверждение 3.

Итог: А — 2, Б — 3.