Номер 4, страница 64 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 3. Температура. Газовые законы. Параграф 3.4. Равновесные (обратимые) и неравновесные (необратимые) процессы - номер 4, страница 64.

Условие.

4. Почему графически изображаются только равновесные процессы?

Решение.

Графическое изображение термодинамического процесса, например, на диаграмме в координатах давление-объем ($\text{P}$-$\text{V}$), представляет собой линию. Каждая точка на этой линии соответствует определенному состоянию термодинамической системы, которое характеризуется конкретными значениями параметров, таких как давление ($\text{P}$), объем ($\text{V}$) и температура ($\text{T}$). Чтобы построить такую линию, необходимо, чтобы для каждого момента времени в ходе процесса эти параметры были однозначно определены для всей системы.

Равновесные процессы

Равновесный (или квазистатический) процесс — это идеализированная модель процесса, который протекает бесконечно медленно. Он представляет собой непрерывную последовательность состояний термодинамического равновесия. В состоянии равновесия все макроскопические параметры ($\text{P}$, $\text{V}$, $\text{T}$) имеют одинаковые значения во всех частях системы. Поскольку в любой момент такого процесса система находится в равновесном состоянии, ее параметры однозначно определены. Это позволяет представить каждое промежуточное состояние точкой на диаграмме, а весь процесс — непрерывной линией, соединяющей эти точки.

Неравновесные процессы

Реальные процессы всегда протекают с конечной скоростью и являются неравновесными. В ходе такого процесса система выходит из состояния равновесия. Это означает, что ее макроскопические параметры перестают быть одинаковыми по всему объему. Например, при быстром расширении газа его давление и температура у стенки сосуда будут отличаться от значений в центре. В системе могут возникать градиенты давления, температуры, а также турбулентные потоки.
Поскольку для системы в целом нет единого, определенного значения давления или температуры, невозможно представить промежуточное неравновесное состояние одной точкой на диаграмме. Можно отметить только начальное и конечное равновесные состояния. Сам же переход между ними нельзя изобразить сплошной линией, так как путь процесса на диаграмме не определен. Иногда такие переходы условно показывают пунктиром.

Таким образом, возможность графического изображения процесса напрямую связана с возможностью описания его состояний с помощью определенных значений термодинамических параметров, что справедливо только для равновесных процессов.

Ответ: Графически изобразить можно только равновесные процессы, так как только в них система проходит через последовательность равновесных состояний. Для каждого такого состояния можно однозначно определить значения макроскопических параметров (давления, объема, температуры), что позволяет представить его точкой на диаграмме. В неравновесных процессах параметры системы в промежуточных состояниях не имеют определенных значений для всей системы в целом, поэтому эти состояния не могут быть изображены точками на графике.