Задача по МКТ и термодинамике №55

На $Tp$ -диаграмме изображен процесс перехода одноатомного идеального газа из состояния 1 в состояние 4. Количество вещества газа постоянно.

Из приведенного ниже списка выберите все правильные утверждения, характеризующих процессы на графике.

1) В процессе 2-3 системе сообщили положительное количество теплоты.
2) В процессе 3-4 работа газа равна нулю.
3) Внутренняя энергия газа в процессе 2-3 остается неизменной.
4) Внешние силы не совершили над газом работу в процессе 1-2.
5) Объем газа в состоянии 4 максимален.

Для более удобной работы перестроим график из координат $T − p$ в координаты $p− V$ :

1) $Неверно$
Процесс 2-3 изотермический. Запишем первый закон термодинамики для изотремического процесса:

Q2−3 = A′2−3

Так как в процессе 2-3 объем газа уменьшается, то работа газа $A′2−3$ отрицательна. Значит, и количество теплоты, переданное системе, отрицательно.

2) $Неверно$
Работу газа можно вычислить как площадь фигуры под графиком (только в координатах p-V!!!). По рисунку видно, что газ в процессе 3-4 совершает работу.

3) $Верно$
Изменение внутренней энергии газа зависит от изменения температуры:

ΔU = 3νR ΔT, 2

где $ν$ — количество вещества газа, $R$ — универсальная газовая постоянная.
Процесс 2-3 является изотермическим. Следовательно, изменение температуры равно нулю. Следовательно, и изменение внутренней энергии равно нулю.

4) $Верно$
Работа внешних сил над газом в процессе 1-2 равна:

A1−2 =− A′1−2

Работа газа $A′1−2$ зависит от изменения объема: $A ′1− 2 = pΔV$ . Процесс 1-2 является изохорным, поэтому работа газа равна нулю.

5) $Неверно$
По графику в координатах $p− V$ видно, что объем газа в состоянии 4 минимален.