При изучении процессов, происходящих с гелием, ученик занёс в таблицу результаты измерения температуры и давления одного и того же количества газа в различных равновесных состояниях:
Какие из утверждений, приведённых ниже, соответствуют результатам этих опытов? Газ считать одноатомным идеальным.
-
Внутренняя энергия газа в состоянии 6 в 3 раза больше, чем в состоянии 5.
-
При переходе от состояния 2 к состоянию 3 в ходе изотермического процесса газ совершал положительную работу.
-
В состояниях 1–3 объём газа был одинаковым.
-
При переходе от состояния 5 к состоянию 6 в ходе изохорного процесса газ отдавал положительное количество теплоты.
-
Объём газа в состоянии 4 в 2 раза больше объёма газа в состоянии 1.
Цифры в ответе вводить строго в порядке возрастания
Решение:
1) Неверно
Внутренняя энергия идеального газа определяется как: где — количество вещества, — температура газа. Из условий задачи: Следовательно,
2) Верно
Поскольку процесс изотермический, по закону Бойля-Мариотта: С понижением давления объём увеличивается. Работа газа при этом положительна, так как он расширяется.
3) Неверно
В данном случае по закону Бойля-Мариотта (как и указано выше), объём изменялся.
4) Неверно
В соответствии с первым законом термодинамики: где — тепло, полученное газом, — изменение внутренней энергии, — работа газа. При изохорном процессе : Так как при переходе из состояния 5 в состояние 6 температура увеличилась, газ получил положительное количество теплоты.
5) Верно
Из закона Бойля-Мариотта: То есть объём увеличился в 2 раза. 100/50 = 2, T одинаково, значит .