ЕГЭ 2024. Физика. Отличный результат. Молекулярная. Задача 10.9

[Александр Сакович]

10.9 (13.9). 1 моль одноатомного идеального газа изобарно охлаждают. Как изменятся при этом его объём и внутренняя энергия?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Источники:
1. ЕГЭ. Физика. Отличный результат / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2022. — 736 с. — (ЕГЭ. ФИПИ — школе).
2. ЕГЭ. Физика. Отличный результат / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2024. — 496 с. — (ЕГЭ. Отличный результат. Учебная книга).

[Александр Сакович]

Анализ условия. 1) По условию газ одноатомный, а его количество вещества ν = 1 моль и в данном процессе не изменяется.
2) По условию процесс изобарный, т.е. p = const.
3) По условию газ охлаждают, т.е. температура T газа уменьшается.
Определим, как изменяются объем V газа и его внутренняя энергия U при изменении температуры T газа.

Решение. 1) Определим, как изменяется объем V газа при изменении его температуры T.
При изобарном процессе (см. анализ условия пункт 2)
\[\frac{V}{T}=\text{const}.\]
Так как температура T газа уменьшается (см. анализ условия пункт 3), то объем V газа при данном процессе так же уменьшается.
Это соответствует изменению № 2.

2) Определим, как изменяется внутренняя энергия U газа при изменении его температуры T.
Внутренняя энергия U идеального одноатомного газа и его температура T связаны соотношением
\[U=\frac{3}{2} \cdot \nu \cdot R \cdot T.\]
По условию количество вещества ν газа не изменяется (см. анализ условия пункт 1). Так как температура T газа уменьшается (см. анализ условия пункт 3), то из полученного уравнения следует, что внутренняя энергия U газа так же уменьшается.
Это соответствует изменению № 2.
Ответ: 22.