Номер 665, страница 124 - гдз по физике 9-11 класс сборник задач Капельян, Аксенович

Проанализируем последовательно каждый процесс, который испытывает идеальный газ постоянной массы в данном циклическом процессе.

1. Изобарное нагревание (состояние 1 → состояние 2): Процесс происходит при постоянном давлении ($p = \text{const}$). Поскольку газ нагревают, его температура $T$ увеличивается. Согласно закону Гей-Люссака, для изобарного процесса объем прямо пропорционален абсолютной температуре ($V/T = \text{const}$). Следовательно, объем газа также увеличивается ($V_2 > V_1$).

2. Изотермическое сжатие (состояние 2 → состояние 3): Процесс происходит при постоянной температуре ($T = \text{const}$), равной температуре в конце нагревания, то есть $T_3 = T_2$. Газ сжимают, что означает уменьшение его объема ($V_3 < V_2$). По закону Бойля-Мариотта, для изотермического процесса произведение давления на объем остается постоянным ($pV = \text{const}$). Так как объем уменьшается, давление газа должно увеличиться ($p_3 > p_2$).

3. Изохорное охлаждение (состояние 3 → состояние 1): Процесс происходит при постоянном объеме ($V = \text{const}$), при котором газ возвращается в исходное состояние. Это означает, что $V_1 = V_3$. Газ охлаждается, его температура $T$ уменьшается до начальной ($T_1 < T_3$). Согласно закону Шарля, для изохорного процесса давление прямо пропорционально абсолютной температуре ($p/T = \text{const}$). Поскольку температура падает, давление также уменьшается, возвращаясь к исходному значению ($p_1 < p_3$).

Теперь построим графики этих процессов в заданных координатных осях.

График в координатах (p, V)

Цикл в координатах (p, V) состоит из трех участков: отрезок 1-2 представляет собой изобару (горизонтальная линия, направленная вправо, так как $V$ растет при $p=\text{const}$), участок 2-3 — изотерму (часть гиперболы, движущаяся вверх и влево, так как $V$ уменьшается, а $p$ растет), и отрезок 3-1 — изохору (вертикальная линия, направленная вниз, так как $p$ падает при $V=\text{const}$).

Ответ:

График в координатах (p, T)

Цикл в координатах (p, T) будет выглядеть иначе: участок 1-2 — это изобара (горизонтальная линия, направленная вправо, так как $T$ растет при $p=\text{const}$), участок 2-3 — изотерма (вертикальная линия, направленная вверх, так как $p$ растет при $T=\text{const}$), и участок 3-1 — изохора (прямая линия, проходящая через начало координат, направленная вниз и влево к состоянию 1, так как $p$ и $T$ одновременно уменьшаются).

Ответ: