Номер 335, страница 67 - гдз по физике 10 класс сборник задач Дорофейчик, Белая

335. На рисунке 36 представлен график зависимости объема идеального газа от абсолютной температуры. На каком процессе силой давления газа совершена наибольшая работа?

Рис. 36

Решение

Работа, совершаемая силой давления идеального газа, отлична от нуля только в том случае, если изменяется объем газа. Работа газа $A$ при изменении объема $\Delta V$ может быть найдена по формуле $A = \int p dV$. Если объем газа увеличивается ($dV > 0$), то газ совершает положительную работу. Если объем не изменяется ($dV = 0$), то работа газа равна нулю.

Проанализируем каждый из представленных на графике V-T процессов:

1. Процесс 1→2: На этом участке график представляет собой горизонтальную линию, направленную вправо. Это означает, что объем газа $V$ остается постоянным ($V = \text{const}$), а температура $T$ увеличивается. Такой процесс называется изохорным. Поскольку изменение объема $\Delta V = 0$, работа, совершаемая газом, равна нулю: $A_{12} = 0$.

2. Процесс 2→3: На этом участке график представляет собой вертикальную линию, направленную вверх. Это означает, что температура газа $T$ остается постоянной ($T = \text{const}$), а объем $V$ увеличивается. Такой процесс называется изотермическим расширением. Поскольку объем газа увеличивается, газ совершает положительную работу: $A_{23} > 0$.

3. Процесс 3→4: На этом участке график снова представляет собой горизонтальную линию, направленную вправо. Объем газа $V$ остается постоянным ($V = \text{const}$), а температура $T$ растет. Это изохорный процесс. Как и в процессе 1→2, работа газа равна нулю: $A_{34} = 0$.

Сравнивая работы, совершенные газом на каждом из трех участков, мы видим, что $A_{12} = 0$, $A_{23} > 0$ и $A_{34} = 0$. Следовательно, наибольшая работа совершается на процессе 2→3.

Ответ: Наибольшая работа силой давления газа совершена на процессе 2→3.