ЕГЭ 2024. Физика. Отличный результат. Термодинамика. Задача 9.9

[Александр Сакович]

9.9 (12.9). На pV-диаграмме отображена последовательность трёх процессов (1 → 2 → 3) изменения состояния 2 моль одноатомного идеального газа.

Выберите из предложенного перечня все утверждения, которые не противоречат диаграмме.
1) В процессе 1 газ нагревают.
2) Процесс 1 является изотермическим.
3) В процессе 3 газ совершает работу.
4) В процессе 2 происходит сжатие газа при постоянной температуре.
5) Процесс 3 является изобарным.
Ответ: ____.

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 количество вещества ν = 2 моль газа в процессах постоянно, газ одноатомный.
2) Из графика в условии задачи определяем, что процесс 1 — это изобарный процесс (график перпендикулярен оси p), давление p газа не изменяют, а объем V газа увеличивают.
3) Из графика в условии задачи определяем, что процесс 2 — это изотермический процесс (график в осях p-V похож на гиперболу и p₀·3V₀ = 3p₀·V₀ = p·V = const), температуру газа T не изменяют, его объем V уменьшают, а давление p увеличивают.
4) Из графика в условии задачи определяем, что процесс 3 — это изохорный процесс (график перпендикулярен оси V), объем V газа не изменяют, а его давление p уменьшают.

Решение. Проверим каждое утверждение.
1) В процессе 1 газ нагревают.
Из условия задачи определяем, что процесс 1 — это изобарный процесс (см. анализ условия пункт 2), объем V газа увеличивают. Тогда из уравнения изобарного процесса
\[\frac{V}{T}=\text{const}\]
получаем, что температура T газа так же увеличивают, т.е. газ нагревают.
Утверждение № 1 верное.

2) Процесс 1 является изотермическим.
Из условия задачи определяем, что процесс 1 — это изобарный процесс (см. анализ условия пункт 2).
Утверждение № 2 неверное.

3) В процессе 3 газ совершает работу.
Из условия задачи определяем, что процесс 3 — это изохорный процесс, объем V газа не изменяется (см. анализ условия пункт 4). При изохорном процессе работа газа A₃ = 0.
Утверждение № 3 неверное.

4) В процессе 2 происходит сжатие газа при постоянной температуре.
Из условия задачи определяем, что процесс 2 — это изотермический процесс (см. анализ условия пункт 3), температуру газа T не изменяют, его объем V уменьшают, т.е. сжимают.
Утверждение № 4 верное.

5) Процесс 3 является изобарным.
Из условия задачи определяем, что процесс 3 — это изохорный процесс (см. анализ условия пункт 4).
Утверждение № 5 неверное.
Ответ: 14.