1.13 (17). На рисунке показан график изменения состояния постоянного количества одноатомного идеального газа.
Установите соответствие между участками графика и значениями физических величин, характеризующих процессы на этих участках (Δ
U — изменение внутренней энергии газа,
A — работа газа).
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Ответ: ____.
Источники:
1. ЕГЭ. Физика. Отличный результат (https://web-physics.ru/smf/index.php?msg=238) / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2022. — 736 с. — (ЕГЭ. ФИПИ — школе).
2. ЕГЭ. Физика. Отличный результат (https://web-physics.ru/smf/index.php?msg=928) / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2024. — 496 с. — (ЕГЭ. Отличный результат. Учебная книга).
Анализ условия. 1) По условию количество вещества ν в процессах постоянно, газ идеальный одноатомный.
2) Из графика в условии задачи определяем, что процесс 1 — это изохорный процесс (график в осях p-T — это прямая, проходящая через точку 0), объем V газа не изменяется, а температура T газа и его давление p уменьшаются.
3) Из графика в условии задачи определяем, что процесс 2 — это изобарный процесс (график перпендикулярен оси p), давление p газа не изменяется, а его температура T увеличивается.
4) Из графика в условии задачи определяем, что процесс 3 — это изотермический процесс (график перпендикулярен оси T), температура T газа не изменяется, а его давление p увеличивается.
5) Из графика в условии задачи определяем, что процесс 4 — это изобарный процесс (график перпендикулярен оси p), давление p газа не изменяется, а его температура T уменьшается.
Решение. К каждому участку из первого столбца таблицы определим номер значений физических величин из второго столбца.
А) Участок 1.
По условию задачи процесс 1 — это изохорный процесс, объем V газа не изменяется, а температура T газа уменьшается (см. анализ условия пункт 2).
Для одноатомного газа его внутренняя энергия равна
\[U=\frac{3}{2} \cdot \nu \cdot R \cdot T.\]
При изменении температуры T при постоянном количестве вещества ν изменение внутренней энергии равно
\[\Delta U_1=\frac{3}{2} \cdot \nu \cdot R \cdot \Delta T_1.\]
Так как температура T газа уменьшается, то ΔT1 < 0 и ΔU < 0.
Так как объем V газа не изменяется, то работа газа A = 0.
Это соответствует значению № 2.
Б) Участок 3.
По условию задачи процесс 3 — это изотермический процесс, температура T газа не изменяется, а его давление p увеличивается (см. анализ условия пункт 4).
По условию количество вещества ν в процессах постоянно. Так как температура T газа не изменяется, то ΔT3 = 0 и ΔU = 0.
Так как процесс изотермический, а давление p газа увеличивается, то из уравнения процесса
\[p \cdot V=\text{const}\]
получаем, что объем V газа уменьшается. Следовательно, работа газа A < 0.
Это соответствует значению № 3.
Ответ: 23.