Вопрос школьника
Один моль одноатомного идеального газа участвует в процессе 1 — 2, график которого изображён на рисунке в координатах p — T. Как изменяются в ходе процесса внутренняя энергия газа и его объём:
1) увеличивается;
2) уменьшается;
3) не изменяется?
Ответ от учителя
На графике изображен процесс, который называется изотермическим. Это означает, что температура газа в процессе остается постоянной. Из уравнения состояния идеального газа можно выразить объем и внутреннюю энергию газа:
V = nRT/p
U = (3/2)nRT
где n — количество вещества газа, R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа, p — давление газа.
Из уравнения для объема видно, что при уменьшении давления газа его объем увеличивается, а при увеличении давления — уменьшается. В данном процессе давление газа уменьшается, следовательно, его объем увеличивается.
Из уравнения для внутренней энергии видно, что она пропорциональна температуре газа. При изотермическом процессе температура газа остается постоянной, следовательно, его внутренняя энергия не изменяется.
Таким образом, в ходе данного процесса объем газа увеличивается, а его внутренняя энергия не изменяется. Ответ: 1) увеличивается; 2) не изменяется.
