Номер 672, страница 125 - гдз по физике 9-11 класс сборник задач Капельян, Аксенович

Решение

Для того чтобы определить, какой график в координатах ($p, V$) соответствует процессу, изображенному на Рис. 55 в координатах ($n, p$), необходимо проанализировать каждый этап процесса 1→2→3.

Основные соотношения, которые мы будем использовать:

1. Определение концентрации молекул: $n = \frac{N}{V}$, где $N$ – общее число молекул, $V$ – объем газа. По условию, количество вещества газа постоянно, следовательно, число молекул $N$ также является константой. Из этой формулы следует, что объем газа обратно пропорционален концентрации: $V \propto \frac{1}{n}$.

2. Уравнение состояния идеального газа, связывающее давление $p$, концентрацию $n$ и абсолютную температуру $T$: $p = nkT$, где $k$ – постоянная Больцмана.

Процесс 1 → 2

На графике (Рис. 55) этот участок представляет собой горизонтальный отрезок. Это означает, что:

• Концентрация постоянна: $n = n_0 = const$.

• Давление $p$ увеличивается.

Поскольку $V = N/n$ и оба $N$ и $n$ постоянны, объем газа $V$ также остается постоянным ($V = const$). Следовательно, процесс 1→2 является изохорным.

В координатах ($p, V$) изохорный процесс изображается в виде вертикальной линии. Так как давление $p$ увеличивается, эта линия направлена вверх.

Процесс 2 → 3

На графике (Рис. 55) этот участок представляет собой вертикальный отрезок. Это означает, что:

• Давление постоянно: $p = const$.

• Концентрация $n$ увеличивается.

Поскольку давление постоянно, процесс 2→3 является изобарным.

В координатах ($p, V$) изобарный процесс изображается в виде горизонтальной линии. Чтобы определить направление, посмотрим, как меняется объем. Так как $V \propto \frac{1}{n}$ и концентрация $n$ увеличивается, объем газа $V$ должен уменьшаться. Следовательно, горизонтальная линия на графике ($p, V$) будет направлена влево.

Итоговый график

Сопоставляя анализ двух участков, мы получаем, что искомый график в координатах ($p, V$) должен состоять из двух частей:

1. Вертикальный отрезок, направленный вверх.

2. Горизонтальный отрезок, примыкающий к верхнему концу первого и направленный влево.

Среди предложенных на Рис. 56 вариантов этому описанию соответствует график под номером 3.

Ответ: 3