На рисунке показана зависимость температуры T от давления p для разреженного одноатомного газа неизменной массы в процессе его нагревания. Как изменятся внутренняя энергия и объем газа (увеличивается, уменьшается, не изменяется) в процессах 1–2, 2–3 и 3–4? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.
Решение:
Так как газ разреженный, то к нему применима моделью идеального газа.
Рассмотрим процесс 1-2. Как видно из графика давление газа не меняется, следовательно процесс является изобарным, следовательно выполняется соотношение , и так как температура увеличивается, то и объём газа должен увеличится. Согласно формуле так как температура увеличивается, то и внутренняя энергия увеличится.
Перейдём к процессу 2-3. Как видно по графику температура газа не меняется, следовательно процесс является изотермическим, следовательно выполняется соотношение , и так как давление газа увеличивается, то объём газа должен уменьшатся. Согласно формуле так как температура газа не менялась, то внутренняя энергия не изменится.
И рассмотрим последний процесс 3-4. Как видно по графику процесс 3-4 прямая, значит в этом процессе температура газа прямопрапорциональна давлению , следовательно процесс является изохорным, т.е. объём газа не изменится. Согласно формуле так как температура увеличивается, то и внутренняя энергия увеличится.