Задача по МКТ и термодинамике №73

В цилиндрическом сосуде, закрытом подвижным поршнем, находится водяной пар. При постоянной температуре с паром провели процесс $a→ b→ c$ , $pV$ -диаграмма которого представлена на рисунке.

Из приведенного ниже списка выберите все верные утверждения относительно этого процесса.

1) На участке $a→ b$ плотность пара увеличивается.

2) На участке $b→ c$ к веществу в сосуде подводится положительное количество теплоты.

3) В точке $c$ водяной пар является насыщенным.

4) На участке $b→ c$ внутренняя энергия пара уменьшается.

5) На участке $a→ b$ к пару подводится положительное количество теплоты.

1) В процессе $a→ b$ пар ненасыщенный, не происходит дополнительного испарения воды и масса пара постоянна. Плотность пара равна:

m ρ= -V ,

так как $V$ уменьшается, то плотность увеличивается.
Утверждение 1 – $Верно$
2) На участке $b→ c$ происходит конденсация, при конденсации выделяется энергия, значит, пар отдает некоторое количество теплоты.
Утверждение 2 – $Неверно$
3) Давление водяного пара описывается уравнением Менделеева-Клапейрона:

pV = νRT = m-RT, μ

где $ν$ – количество вещества, $m$ – масса пара, $μ$ – молярная масса пара, $T$ – температура.
Так как в процессе $b → c$ температура, молярная масса, универсальная газовая постоянная и давление постоянны, а объём уменьшается, то

V ∼ m,

то есть количество водяного пара уменьшается за счет испарения воды и пар в $b→ c$ является насыщенным.
Утверждение 3 – $Верно$
4) Давление водяного пара описывается уравнением Менделеева-Клапейрона:

m pV = νRT = μ-RT,

V ∼ m,

то есть количество водяного пара уменьшается за счет испарения воды. Так как количество пара уменьшается, то уменьшается и внутренняя энергия пара.
Утверждение 4 – $Верно$
5) На участке $a→ b$ пар является ненасыщенным. Запишем первый закон термодинамики:

Q = ΔU + A

Объем уменьшается, значит, работа газа отрицательно. Внутренняя энергия не изменяется, так как температура пара по условию постоянна.
Значит, отводят некоторое количество теплоты. Утверждение 5 – $Неверно$