На pT-диаграмме показано, как изменялись давление и температура некоторого постоянного количества разреженного газа при его переходе из начального состояния 1 в состояние 4. Как изменялось объём V и внутренняя энергия U на каждом из трёх участков 1−2, 2−3, 3−4: увеличивалось, уменьшалось или же оставалось неизменным? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.
Решение:
Рассмотрим процесс 1-2. Как видно из графика давление прямопрапорционально температуре, следовательно справедливо соотношение , следовательно процесс 1-2 является изохорным, следовательно объём газа остаётся неизменным. И так как температура в ходе этого процесс растёт, и внутреннюю энергию можно вычислить по формуле , то внутренняя энергия тоже увеличивается.
Теперь рассмотрим процесс 2-3. Как видно из графика давление газа остаётся неизменным, значит процесс является изобарным, а значит справедливо соотношение , и так как температура газа растёт, то и объём газа тоже увеличивается. И так как температура в ходе этого процесс растёт, и внутреннюю энергию можно вычислить по формуле , следовательно внутренняя энергия увеличивается.
В конце рассмотрим процесс 3-4. Как видно из графика температура остаётся неизменной, то есть процесс является изотермическим, следовательно справедливо соотношение , и так как давление растёт, то объём газа должен уменьшится. И так как температура в ходе этого процесс не меняется, и внутреннюю энергию можно вычислить по формуле , следовательно внутренняя энергия не изменится.