Один моль одноатомного идеального газа участвует в процессе 1–2–3, график которого изображён на рисунке в координатах , где — объём газа, — абсолютная температура газа. Как изменяются давление газа в ходе процесса 1–2 и концентрация молекул газа в ходе процесса 2–3? Масса газа остаётся постоянной.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
- увеличится
- уменьшится
- не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение:
Связь между макроскопическими параметрами идеального газа описывается уравнением состояния (уравнением Менделеева — Клапейрона):
1) Процесс 1–2. На графике в координатах этот участок изображён горизонтальной линией. Это означает, что объём газа остаётся постоянным (), то есть процесс является изохорным. При этом температура газа увеличивается (движение происходит слева направо). Чтобы уравнение состояния оставалось справедливым при постоянном объёме и росте температуры , давление должно пропорционально возрастать. Следовательно, давление увеличивается.
2) Процесс 2–3. Концентрация молекул газа определяется как отношение числа молекул к занимаемому объёму : По условию задачи масса газа (а значит, и число молекул ) остаётся постоянной. На участке 2–3 объём газа увеличивается (график идёт вверх). Поскольку число молекул не меняется, а объём растёт, концентрация уменьшается.