Задание 11. На рисунке показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом, в координатах р-Т, где p — давление газа, Т — абсолютная температура газа. Количество вещества газа постоянно.
Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующие процессы на графике, и укажите их номера.
1) Газ за цикл совершает положительную работу.
2) В процессе АВ газ получает некоторое количество теплоты.
3) В процессе ВС внутренняя энергия газа уменьшается.
4) В процессе CD над газом совершают работу внешние силы.
5) В процессе DA газ изотермически расширяется.
Решение.
Любой процесс изменения состояния идеального газа протекает в соответствии с уравнением Менделеева-Клайперона:
. (1)
На отрезке AB имеем линейную зависимость давления газа от его температуры, причем прямая условно начинается в начале координат в точке (0,0). Тогда будет справедлива запись , где - некоторый коэффициенты. Выразим теперь из формулы (1) объем газа и посмотрим как он меняется на участке AB, получим:
,
то есть объем остается неизменным и имеем изохорный процесс. По аналогии на прямой DC происходит также изохорный процесс, но в обратном направлении.
На участках AD и BC температура газа не меняется, но происходит изменение давления, следовательно, из формулы имеем и изменение давления ведет к обратно пропорциональному изменению объема.
1) Таким образом, получаем, на участке AB газ увеличивает давление и температуру при сохранении объема, следовательно, ему сообщают энергию. Затем на BC давление газа падает при постоянной температуре, то есть происходит увеличение объема – газ совершает работу. После этого на DC внутренняя энергия газа уменьшается и на AD давление газа увеличивается при неизменной температуре, то есть объем уменьшается – над газом совершают работу. Из рисунка видно, что совершенная газом работа больше работы, совершенной над газом, следовательно, газ совершил положительную работу.
2) Как уже сказано в п. 1 газу на участке AB передают некоторое количество теплоты.
3) На участке BC температура газа остается неизменной, а уменьшение давления связано с увеличением объема, следовательно, внутренняя энергия газа постоянна.
4) На участке CD происходит остывание газа, работа не совершается.
5) На участке DA происходит увеличение давление и уменьшение объема, изотермическое сжатие.
Ответ: 12.
Другие задания:
Для наших пользователей доступны следующие материалы: