[рис.] На pT-диаграмме показано, как изменялись давление и температура некоторого постоянного количества разреженного газа при его переходе из начального состояния 1 в состояние 4. Как изменялось объём V и внутренняя энергия U на каждом из трёх участков 1−2, 2−3, 3−4: увеличивалось, уменьшалось или же оставалось неизменным? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.
💡 Пошаговый разбор и решение:
По условию газ является разреженным, следовательно, его можно описывать моделью идеального газа.
В процессе 1–2 зависимость давления от температуры прямо пропорциональная. Следовательно, из уравнения Клапейрона-Менделеева $pV=\nu RT$ для идеального газа неизменного количества вещества объем газа постоянный. При этом температура газа увеличивается. Исходя из формулы $U= $\frac{3}{2}$ \nu RT$ для идеального газа с неизменным количество вещества при увеличении температуры внутренняя энергия увеличивается.
В процессе 2–3 давление газа постоянно, то есть процесс является изобарным, для которого выполняется закон $\frac{V}{T} =const$ Из данной формулы следует, что при увеличении температуры объем газа увеличивается. Внутренняя энергия при увеличении температуры также увеличивается.
В процессе 3–4 температура газа постоянна, то есть процесс является изотермическим. Для этого процесса выполняется закон $pV=const$ из которого следует, что при увеличении давления объем газа уменьшается. Так как температура газа не меняется, то и его внутренняя энергия остается постоянной.
В процессе 1–2 зависимость давления от температуры прямо пропорциональная. Следовательно, из уравнения Клапейрона-Менделеева $pV=\nu RT$ для идеального газа неизменного количества вещества объем газа постоянный. При этом температура газа увеличивается. Исходя из формулы $U= $\frac{3}{2}$ \nu RT$ для идеального газа с неизменным количество вещества при увеличении температуры внутренняя энергия увеличивается.
В процессе 2–3 давление газа постоянно, то есть процесс является изобарным, для которого выполняется закон $\frac{V}{T} =const$ Из данной формулы следует, что при увеличении температуры объем газа увеличивается. Внутренняя энергия при увеличении температуры также увеличивается.
В процессе 3–4 температура газа постоянна, то есть процесс является изотермическим. Для этого процесса выполняется закон $pV=const$ из которого следует, что при увеличении давления объем газа уменьшается. Так как температура газа не меняется, то и его внутренняя энергия остается постоянной.
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 106733 • Задание №16
Модуль импульса фотона в первом пучке света в 2 раза больше, чем во втором пучке. Каково отношение частоты све...
ID 109112 • Задание №29
[рис.] Система из грузов m и M и связывающей их легкой нерастяжимой нити в начальный момент покоится в вертика...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов | 3
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеется один или несколько из следующих недостатков.
В объяснении не указано или не использованы одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения | 2
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, но в нём не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.
ИЛИ
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи
| 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | 0
Максимальный балл | 3
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов | 3
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеется один или несколько из следующих недостатков.
В объяснении не указано или не использованы одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения | 2
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, но в нём не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.
ИЛИ
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи
| 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | 0
Максимальный балл | 3
🔗 Другие задания линии №21 по предмету Физика:
ID 107284
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате 23 °C на стенке стакана с хол...
ID 107285
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $25 градусовС$ на стенке стак...
ID 107286
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате 29 °C на стенке стакана с хол...
ID 107287
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $25 градусов С$ на стенке ста...
ID 107288
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $29 градусовС$ на стенке стак...