Задание 21 ЕГЭ по физике

Question

На рисунке показана зависимость температуры $T$ от давления $p$ для разреженного одноатомного газа в процессе его нагревания. Как изменяются внутренняя энергия и объем газа (увеличивается, уменьшается, не изменяется) в процессах $1$ - $2$ , $2$ - $3$ и $3$ - $4$ ? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

Accepted Answer

Рассмотрим процесс $1$-$2$:
$p-const$, $T$ – увеличивается. По формуле $pV\uparrow =\nu RT\uparrow$ объем газа $V$ – увеличивается.
По формуле $\uparrow U=\frac{3}{2}\nu RT\uparrow$ при увеличении температуры увеличивается внутренняя энергия газа.
Рассмотрим процесс $2$-$3$:
$T-const$, $p$ – увеличивается. По формуле $\uparrow pV\downarrow =\nu RT$ объем газа $V$ – уменьшается.
$U=\frac{3}{2}\nu RT-const;\Rightarrow U-const$ – внутренняя энергия газа не изменяется.
Рассмотрим процесс $3$-$4$:
$T=cp$, линейная зависимость, где $c$ – некоторая константа.
$pV=\nu RT$
Объединим формулы: $pV=\nu Rcp;~V=\nu Rc-const\Rightarrow V-const$ – объем газа не изменяется.
Температура увеличивается, по формуле $\uparrow U=\frac{3}{2}\nu RT\uparrow$ внутренняя энергия газа увеличивается.

Задание 21 ЕГЭ по физике

МКТ и термодинамика