Решение.

Любой процесс изменения состояния идеального газа протекает в соответствии с уравнением Менделеева-Клайперона:

.           (1)

На отрезке AB имеем линейную зависимость давления газа от его температуры, причем прямая условно начинается в начале координат в точке (0,0). Тогда будет справедлива запись  , где   - некоторый коэффициенты. Выразим теперь из формулы (1) объем газа и посмотрим как он меняется на участке AB, получим:

,

то есть объем остается неизменным и имеем изохорный процесс. По аналогии на прямой DC происходит также изохорный процесс, но в обратном направлении.

На участках AD и BC температура газа не меняется, но происходит изменение давления, следовательно, из формулы   имеем   и изменение давления ведет к обратно пропорциональному изменению объема.

1) Таким образом, получаем, на участке AB газ увеличивает давление и температуру при сохранении объема, следовательно, ему сообщают энергию. Затем на BC давление газа падает при постоянной температуре, то есть происходит увеличение объема – газ совершает работу. После этого на DC внутренняя энергия газа уменьшается и на AD давление газа увеличивается при неизменной температуре, то есть объем уменьшается – над газом совершают работу. Из рисунка видно, что совершенная газом работа больше работы, совершенной над газом, следовательно, газ совершил положительную работу.

2) Как уже сказано в п. 1 газу на участке AB передают некоторое количество теплоты.

3) На участке BC температура газа остается неизменной, а уменьшение давления связано с увеличением объема, следовательно, внутренняя энергия газа постоянна.

4) На участке CD происходит остывание газа, работа не совершается.

5) На участке DA происходит увеличение давление и уменьшение объема, изотермическое сжатие.

Ответ: 12.

Задание 12. В сосуде неизменного объёма находилась при комнатной температуре смесь двух идеальных газов, по 1 моль каждого. Половину содержимого сосуда выпустили, а затем добавили в сосуд 3 моль первого газа. Как изменились в результате парциальное давление первого газа и суммарное давление газов, если температура в сосуде поддерживалась неизменной?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличилась

2) уменьшилась

3) не изменилась

Решение.

Парциальное давление – это давление отдельно взятого газа. Пусть изначально, парциальное давление первого газа было равно p. После того как половину газа выпустили, осталось 0,5 моль первого газа, следовательно, его давление упало вдвое и стало равно p:2. Затем, в сосуд добавили 3 моль первого газа (p – это начальное давление 1-го моля), тогда давление первого газа стало равно

,

то есть оно увеличилось в 3,5 раз.

Суммарное давление стало равно  , а изначально было  , то есть суммарное давление в итоге выросло.

Ответ: 11.

Задание 13. Заряд +q > 0 находится на равном расстоянии от неподвижных точечных зарядов +Q > 0 и -Q, расположенных на концах тонкой стеклянной палочки (см. рисунок). Куда направлено (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю) ускорение заряда +q в этот момент времени, если на него действуют только заряды +Q и -Q? Ответ запишите словом (словами).