27. Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, график которого изображён на рисунке в координатах p – n, где p – давление газа, n – его концентрация. Определите, получает газ теплоту или отдаёт в процессах 1–2 и 2–3.

Задания с развернутым ответом

27. Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, график которого изображён на рисунке в координатах p – n, где p – давление газа, n – его концентрация. Определите, получает газ теплоту или отдаёт в процессах 1–2 и 2–3. Ответ поясните, опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики.

Решение:

1. По первому закону термодинамики количество теплоты, которое получает газ, равно сумме изменения его внутренней энергии ΔU и работы газа А: Q UA =Δ + . Концентрация молекул газа N n V = , где N – число молекул газа, V – его объём.

Для идеального одноатомного газа внутренняя энергия

3 2 U RT = ν (где ν – количество моль газа). По условию задачи N = const.

2. Так как на участке 1–2 концентрация газа не изменяется, то его объём постоянен (изохорный процесс), значит, работа газа А = 0. В этом процессе давление газа растёт, согласно закону Шарля температура газа также растёт, т.е. его внутренняя энергия увеличивается: ΔU > 0. Значит, Q > 0, и газ получает тепло.

3. На участке 2–3 концентрация газа уменьшается, значит, его объём увеличивается, и работа газа положительна: А > 0. Давление газа постоянно (изобарный процесс), по закону Гей-Люссака температура газа также увеличивается. Поэтому 0 Δ > U . По первому закону термодинамики 0 Q > . В этом процессе газ получает тепло.

Ответ: газ получает положительное количество теплоты в процессах 1–2 и 2–3

Запись на занятие по физике - подготовка к ЕГЭ