Номер 4, страница 236 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 5. Молекулярная физика. Параграф 29. Примеры решения задач по молекулярной физике - номер 4, страница 236.

Условие.

4. Сравните графики различных изопроцессов в одних и тех же координатах: что у них общего и чем они различаются?

Решение.

Решение

Изопроцессами называют термодинамические процессы, протекающие в системе с неизменной массой газа при постоянном значении одного из макроскопических параметров (давления, объёма или температуры). Для идеального газа выделяют три основных изопроцесса:

1. Изотермический процесс протекает при постоянной температуре ($T = \text{const}$). Он описывается законом Бойля-Мариотта: $pV = \text{const}$.
2. Изобарный процесс протекает при постоянном давлении ($p = \text{const}$). Он описывается законом Гей-Люссака: $V/T = \text{const}$.
3. Изохорный процесс протекает при постоянном объёме ($V = \text{const}$). Он описывается законом Шарля: $p/T = \text{const}$.

Сравним графики этих процессов (изотерму, изобару и изохору) в различных термодинамических координатах.

Сравнение в координатах (p, V)

В координатах «давление – объем» графики изопроцессов имеют следующий вид:

- Изотерма ($T = \text{const}$): график представляет собой гиперболу, так как давление обратно пропорционально объему ($p = \text{const}/V$).
- Изобара ($p = \text{const}$): график представляет собой прямую линию, параллельную оси объемов V (горизонтальная линия).
- Изохора ($V = \text{const}$): график представляет собой прямую линию, параллельную оси давлений p (вертикальная линия).

Что у них общего: все три графика являются непрерывными линиями, которые показывают, как изменяются два параметра состояния газа (давление и объем), в то время как третий параметр остается постоянным.

Чем они различаются: графики имеют принципиально разную форму, что отражает различные физические законы, которым подчиняются процессы. Изотерма — кривая линия (гипербола), а изобара и изохора — прямые линии, перпендикулярные друг другу и параллельные осям координат.

Ответ: В координатах (p, V) общее у графиков изопроцессов то, что они описывают зависимость между давлением и объемом газа. Различаются они своей формой: изотерма является гиперболой, изобара — горизонтальной прямой, а изохора — вертикальной прямой.

Сравнение в координатах (V, T)

В координатах «объем – температура» графики изопроцессов имеют следующий вид:

- Изобара ($p = \text{const}$): график представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат, так как объем прямо пропорционален абсолютной температуре ($V = (\text{const}) \cdot T$).
- Изохора ($V = \text{const}$): график представляет собой прямую линию, параллельную оси температур T (горизонтальная линия).
- Изотерма ($T = \text{const}$): график представляет собой прямую линию, параллельную оси объемов V (вертикальная линия).

Что у них общего: все три графика являются прямыми линиями. Они показывают зависимость между объемом и температурой газа при постоянстве третьего параметра.

Чем они различаются: графики имеют разную ориентацию. Изохора и изотерма параллельны осям координат (T и V соответственно), в то время как изобара представляет собой наклонную прямую, выходящую из начала координат. Угол наклона изобары к оси температур зависит от давления: чем выше давление, тем меньше угол наклона.

Ответ: В координатах (V, T) общее у графиков то, что все они являются прямыми линиями. Различаются они ориентацией: изохора - горизонтальная прямая, изотерма - вертикальная прямая, а изобара - наклонная прямая, проходящая через начало координат.

Сравнение в координатах (p, T)

В координатах «давление – температура» графики изопроцессов имеют следующий вид:

- Изохора ($V = \text{const}$): график представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат, так как давление прямо пропорционально абсолютной температуре ($p = (\text{const}) \cdot T$).
- Изобара ($p = \text{const}$): график представляет собой прямую линию, параллельную оси температур T (горизонтальная линия).
- Изотерма ($T = \text{const}$): график представляет собой прямую линию, параллельную оси давлений p (вертикальная линия).

Что у них общего: как и в предыдущем случае, все три графика являются прямыми линиями и описывают зависимость между давлением и температурой.

Чем они различаются: графики имеют разную ориентацию. Изобара и изотерма параллельны осям координат (T и p соответственно), в то время как изохора представляет собой наклонную прямую, выходящую из начала координат. Угол наклона изохоры к оси температур зависит от объема: чем больше объем, тем меньше угол наклона.

Ответ: В координатах (p, T) общее у графиков то, что все они являются прямыми линиями. Различаются они ориентацией: изобара - горизонтальная прямая, изотерма - вертикальная прямая, а изохора - наклонная прямая, проходящая через начало координат.