Номер 161, страница 34 - гдз по физике 10 класс сборник задач Дорофейчик, Белая

161. На рисунке 5 представлены графики перехода идеального газа определенной массы из состояния 1 в состояние 2 для двух изопроцессов. Изменялись ли при этих процессах температура, давление и объем газа? Изобразите данные процессы в координатах $(p, T)$ и $(V, T)$.

Рис. 5

Проанализируем каждый из представленных процессов для идеального газа определенной массы.

а)

Представленный на рисунке а график в координатах $(p, V)$ является гиперболой. Такая зависимость давления от объема характерна для изотермического процесса, то есть процесса, протекающего при постоянной температуре. Этот процесс описывается законом Бойля–Мариотта:
$p V = \text{const}$ при $T = \text{const}$.
При переходе из состояния 1 в состояние 2, согласно графику, объем газа уменьшается ($V_2 < V_1$), а давление увеличивается ($p_2 > p_1$). Температура газа при этом остается неизменной ($T_1 = T_2$).
Изобразим этот процесс в других координатах (приняв стандартное расположение осей: по вертикали откладывается первая величина, по горизонтали — вторая):
1. В координатах $(p, T)$ (зависимость давления от температуры): так как температура постоянна, график представляет собой отрезок вертикальной прямой. Поскольку давление увеличивается, отрезок направлен вверх.
2. В координатах $(V, T)$ (зависимость объема от температуры): так как температура постоянна, график также представляет собой отрезок вертикальной прямой. Поскольку объем уменьшается, отрезок направлен вниз.

Ответ: В процессе а температура газа не изменялась, давление увеличивалось, а объем уменьшался. В координатах $(p, T)$ график представляет собой вертикальный отрезок, направленный вверх. В координатах $(V, T)$ график представляет собой вертикальный отрезок, направленный вниз.

б)

Представленный на рисунке б график в координатах $(p, V)$ является вертикальной прямой. Такая зависимость означает, что объем газа в процессе не изменяется. Это изохорный процесс, то есть процесс, протекающий при постоянном объеме. Этот процесс описывается законом Шарля:
$\frac{p}{T} = \text{const}$ при $V = \text{const}$.
При переходе из состояния 1 в состояние 2, согласно графику, объем газа постоянен ($V_1 = V_2$), а давление увеличивается ($p_2 > p_1$). Из закона Шарля следует, что давление идеального газа прямо пропорционально его абсолютной температуре ($p \sim T$). Следовательно, температура газа также увеличивается ($T_2 > T_1$).
Изобразим этот процесс в других координатах:
1. В координатах $(p, T)$: так как давление прямо пропорционально температуре, график представляет собой отрезок прямой, проходящей через начало координат (при экстраполяции). Поскольку и давление, и температура увеличиваются, отрезок направлен от начала координат (вверх и вправо).
2. В координатах $(V, T)$: так как объем постоянен, график представляет собой отрезок горизонтальной прямой. Поскольку температура увеличивается, отрезок направлен вправо.

Ответ: В процессе б объем газа не изменялся, а давление и температура увеличивались. В координатах $(p, T)$ график представляет собой отрезок прямой, проходящей через начало координат и направленный от него. В координатах $(V, T)$ график представляет собой горизонтальный отрезок, направленный вправо.