Номер 10, страница 66, часть 1 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 1. Глава 4. Газовые законы. Параграф 24. Изобарный процесс. Закон Гей-Люссака - номер 10, страница 66.

Условие.

10. На рис. 20 представлены различные зависимости $V(t)$. Определите, какие из них соответствуют изобарам, и обведите их красным цветом.

Рис. 20

Решение.

Решение

Изобарный процесс — это процесс, протекающий при постоянном давлении ($p = \text{const}$).

Для идеального газа связь между объемом $\text{V}$ и абсолютной температурой $\text{T}$ в изобарном процессе описывается законом Гей-Люссака:

$\frac{V}{T} = \text{const}$

Из этого закона следует, что объем газа прямо пропорционален его абсолютной температуре: $V = C \cdot T$, где $\text{C}$ — некоторая постоянная. Это уравнение описывает прямую линию в координатах $(T, V)$, проходящую через начало координат ($T=0$ K, $V=0$).

На представленном графике зависимость объема $\text{V}$ показана от температуры $\text{t}$, выраженной в градусах Цельсия (°C). Связь между абсолютной температурой $\text{T}$ в кельвинах и температурой $\text{t}$ в градусах Цельсия выражается формулой:

$T = t + 273.15$

На графике указана точка -273, поэтому для упрощения будем использовать $T = t + 273$.

Подставим это выражение в уравнение закона Гей-Люссака:

$V = C \cdot (t + 273)$

Это уравнение вида $y = kx + b$, где $y=V$, $x=t$, коэффициент наклона $k=C$, а свободный член $b=273C$. Это уравнение прямой линии.

Важной особенностью этой прямой является точка ее пересечения с осью абсцисс (осью температур). Найдем эту точку, приравняв объем $\text{V}$ к нулю:

$0 = C \cdot (t + 273) \Rightarrow t = -273$ °C.

Таким образом, графики изобарных процессов в координатах $(t, V)$ представляют собой прямые линии, продолжения которых (в область отрицательных объемов, которая физически не достигается) пересекаются в одной точке на оси температур, соответствующей абсолютному нулю ($t = -273$ °C).

На рисунке 20 именно три прямые линии, идущие из левого нижнего угла в правый верхний, удовлетворяют этому условию. Их продолжения, показанные пунктиром, сходятся в точке $t = -273$ °C. Остальные графики (две кривые и одна прямая с отрицательным наклоном) не являются изобарами.

Ответ: Изобарам соответствуют три графика в виде прямых линий, продолжения которых пересекаются на оси температур в точке -273 °C.