МКТ — Задание 10 ЕГЭ по физике №00047551

Неон сжимают, но так, что его внутренняя энергия не меняется. Сначала поймём, что это значит для температуры, а потом найдём давление и концентрацию.

Разреженный неон — одноатомный идеальный газ. Его внутренняя энергия — это энергия теплового движения атомов, и она зависит только от температуры:

$$U=\dfrac{3}{2}\nu RT$$

Количество вещества $\nu=1$ моль не меняется, $U$ постоянна — значит, и температура постоянна. Сжатие идёт изотермически: работа, которую совершают над неоном, сразу уходит от него теплом наружу.

Давление. При постоянной температуре для неизменного количества газа действует закон Бойля–Мариотта: $pV=\text{const}$. Объём уменьшается — давление увеличивается.

Это видно и без температуры. Из $pV=\nu RT$ следует, что энергию одноатомного газа можно записать как $U=\dfrac{3}{2}pV$. Неизменная $U$ — это неизменное произведение $pV$: если объём уменьшился, например, вдвое, давление вдвое выросло.

Концентрация. $n=\dfrac{N}{V}$: число атомов неона не меняется, а объём уменьшается, поэтому концентрация увеличивается.

Проверим себя через $p=nkT$: температура постоянна, концентрация выросла — значит, и давление должно вырасти. Сходится.

Итог: давление — увеличивается, концентрация — увеличивается.