Задание 21 ЕГЭ по физике · 98EA22
График изопроцесса газа
На рис. 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его объёма V в процессе 1 – 2 – 3. Постройте график этого процесса в переменных p – V (p – давление газа). Точка, соответствующая состоянию 1, уже отмечена на рис. 2. Построение объясните, опираясь на законы молекулярной физики.
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 2
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Для одного моля одноатомного идеального газа внутренняя энергия определяется формулой U=32RT. Из уравнения Менделеева–Клапейрона pV=RT получаем связь давления с внутренней энергией и объёмом:
p=2U3V
На участке 1–2 графика U(V) внутренняя энергия постоянна, а объём увеличивается. Значит, температура постоянна и процесс является изотермическим.
U=const,T=const,pV=const
Следовательно, на участке 1–2 давление уменьшается обратно пропорционально объёму. В координатах p–V этот участок является ветвью гиперболы, начинающейся в отмеченной точке 1.
По рисунку 1 для состояний 1 и 2 можно взять координаты V1=2, U1=2, V2=4, U2=2. Поэтому p2=p1V1V2=p12. Точка 2 лежит правее точки 1 и вдвое ниже неё по давлению.
На участке 2–3 внутренняя энергия возрастает пропорционально объёму: по рисунку U2/V2=2/4 и U3/V3=4/8. Поэтому отношение U/V постоянно, а вместе с ним постоянно и давление.
U2V2=U3V3=const,p=2U3V=const
Таким образом, из точки 2 в точку 3 нужно провести горизонтальный отрезок вправо. Состояния 2 и 3 имеют одинаковое давление.
p=2U3V
На участке 1–2 графика U(V) внутренняя энергия постоянна, а объём увеличивается. Значит, температура постоянна и процесс является изотермическим.
U=const,T=const,pV=const
Следовательно, на участке 1–2 давление уменьшается обратно пропорционально объёму. В координатах p–V этот участок является ветвью гиперболы, начинающейся в отмеченной точке 1.
По рисунку 1 для состояний 1 и 2 можно взять координаты V1=2, U1=2, V2=4, U2=2. Поэтому p2=p1V1V2=p12. Точка 2 лежит правее точки 1 и вдвое ниже неё по давлению.
На участке 2–3 внутренняя энергия возрастает пропорционально объёму: по рисунку U2/V2=2/4 и U3/V3=4/8. Поэтому отношение U/V постоянно, а вместе с ним постоянно и давление.
U2V2=U3V3=const,p=2U3V=const
Таким образом, из точки 2 в точку 3 нужно провести горизонтальный отрезок вправо. Состояния 2 и 3 имеют одинаковое давление.
Пример ответа
В координатах p–V участок 1–2 — ветвь гиперболы pV=const, так как U и температура постоянны. Участок 2–3 — горизонтальный отрезок, так как U/V=const и, следовательно, p=2U/3V=const. Точка 2 расположена правее и ниже точки 1, а точка 3 — правее точки 2 на том же уровне давления.
Источник: Открытый банк ФИПИ 98EA22
Похожие задания
21В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис.…Изменение фототока при фиолетовом свете · 00B1EF21Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от…Равновесие капли в конденсаторе · 075D3921К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с…Зависимость тока от индуктивности · 0A303921На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его давления р…Переход из координат U–p в p–V · 0A953321Линзу удерживают на расстоянии 3 см от тетрадного листа с клетками, на котором нарисованы направленные в одну…Определение фокусного расстояния линзы · 0B795A21Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью С1 = 2С, С2 = С, С3 = 4С и С4 = 2С подключена к источнику…Энергия батареи конденсаторов · 0C59AA
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.