Номер 4, страница 245 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Молекулярная физика. Глава 9. Основы термодинамики. Параграф 44. КПД тепловых двигателей. Второй закон термодинамики. Цикл Карно. Задания и упражнения - номер 4, страница 245.

Условие.

4. На рис. 183 показан график изменения состояния идеального газа в координатах $\text{p}$, $\text{T}$. Какие процессы происходят при переходах газа:

a) 1–2;

б) 2–3;

в) 3–1?

Рис. 183

Решение.

Решение

Для анализа процессов, происходящих с идеальным газом, воспользуемся уравнением состояния идеального газа (уравнением Менделеева-Клапейрона): $pV = \nu RT$, где $\text{p}$ – давление, $\text{V}$ – объем, $\nu$ – количество вещества, $\text{R}$ – универсальная газовая постоянная, а $\text{T}$ – абсолютная температура.

а) 1–2;

На участке 1–2 графика температура газа остается постоянной: $T = T_{1,2} = \text{const}$. Процесс, протекающий при постоянной температуре, называется изотермическим. Из графика видно, что давление газа увеличивается. Согласно закону Бойля–Мариотта ($pV = \text{const}$), при увеличении давления объем газа уменьшается. Следовательно, это процесс изотермического сжатия.

Ответ: Изотермический процесс (сжатие).

б) 2–3;

На участке 2–3 графика давление газа остается постоянным: $p = p_{2,3} = \text{const}$. Процесс, протекающий при постоянном давлении, называется изобарным. Из графика видно, что температура газа увеличивается. Согласно закону Гей-Люссака ($V/T = \text{const}$), при увеличении температуры объем газа также увеличивается. Следовательно, это процесс изобарного расширения (нагревания).

Ответ: Изобарный процесс (расширение).

в) 3–1?

На участке 3–1 график представляет собой прямую линию, которая, если ее продолжить, пройдет через начало координат (0, 0). Это означает, что давление прямо пропорционально температуре: $p \sim T$ или $p/T = \text{const}$. Из уравнения состояния идеального газа $pV = \nu RT$ можно выразить это отношение как $p/T = \nu R / V$. Поскольку $\nu$ и $\text{R}$ являются постоянными, для того чтобы отношение $p/T$ было постоянным, объем газа $\text{V}$ также должен быть постоянным ($V = \text{const}$). Процесс, протекающий при постоянном объеме, называется изохорным. Из графика видно, что температура и давление уменьшаются. Следовательно, это процесс изохорного охлаждения.

Ответ: Изохорный процесс (охлаждение).