На рисунке (а) приведена зависимость внутренней энергииU1мольидеального одноатомного газа от его давления p в процессе1–2–3.Постройте график этого процесса на рисунке (б) в переменныхpV.Точка, соответствующая состоянию 1, уже отмечена на этом рисунке. Построение объясните, опираясь на законы молекулярной физики.
Решение
1) Внутреннюю энергию идеального одноатомного газа можно найти по формуле U=23vRT, т. е. внутренняя энергия прямо пропорциональна температуре газа.
2) На участке1–2внутренняя энергия (а соответственно, и температура) не меняется, так же как не меняется и количество вещества. Это изотермический процесс. По закону Бойля-Мариотта в таком процессе должно выполняться соотношениеp1V1=p2V2.Из графика следует, что давление увеличилось в 2,5 раза, а значит, объём в этом процессе уменьшился в 2,5 раза. В координатахpVграфик процесса1–2является отрезком гиперболы (см. рисунок).
3) На участке2–3внутренняя энергия (а соответственно, и температура) прямо пропорциональна давлению, количество вещества не меняется. По закону Шарля это соответствует изохорному процессу (Tp=const), а значит, объём в этом процессе не меняется. В координатахpVграфик является отрезком вертикальной прямой (см. рисунок), давление при этом увеличивается в два раза.
