Номер 165, страница 35 - гдз по физике 10 класс сборник задач Дорофейчик, Белая

165. На рисунке 9 представлено пять процессов изменения состояния идеального газа определенной массы, образующих замкнутый цикл. Какой из процессов соответствует:

Рис. 9

a) изохорному нагреванию; б) изотермическому расширению; в) изобарному охлаждению?

а) изохорному нагреванию

Изохорный процесс – это процесс изменения состояния газа при постоянном объеме ($V = \text{const}$). На p-V диаграмме таким процессам соответствуют вертикальные линии. В данном цикле это участки 2–3 и 4–5.

Нагревание означает увеличение температуры газа. Для изохорного процесса, согласно закону Шарля, давление прямо пропорционально температуре ($p \sim T$ или $p/T = \text{const}$). Следовательно, при нагревании давление должно увеличиваться.

На участке 2–3 объем постоянен, а давление растет, что соответствует изохорному нагреванию.

На участке 4–5 объем постоянен, а давление падает, что соответствует изохорному охлаждению.

Таким образом, изохорному нагреванию соответствует процесс 2–3.

Ответ: процесс 2–3.

б) изотермическому расширению

Изотермический процесс – это процесс, протекающий при постоянной температуре ($T = \text{const}$). На p-V диаграмме такой процесс изображается гиперболой, так как согласно закону Бойля-Мариотта $pV = \text{const}$.

Расширение означает увеличение объема газа. Процесс 5–1 является криволинейным, в ходе которого объем увеличивается (газ расширяется), а давление уменьшается. Это соответствует поведению газа при изотермическом расширении.

Ответ: процесс 5–1.

в) изобарному охлаждению

Изобарный процесс – это процесс изменения состояния газа при постоянном давлении ($p = \text{const}$). На p-V диаграмме таким процессам соответствуют горизонтальные линии. В данном цикле это участки 1–2 и 3–4.

Охлаждение означает уменьшение температуры газа. Для изобарного процесса, согласно закону Гей-Люссака, объем прямо пропорционален температуре ($V \sim T$ или $V/T = \text{const}$). Следовательно, при охлаждении объем должен уменьшаться.

На участке 1–2 давление постоянно, а объем увеличивается, что соответствует изобарному нагреванию.

На участке 3–4 давление постоянно, а объем уменьшается, что соответствует изобарному охлаждению.

Ответ: процесс 3–4.