Question

При исследовании изопроцессов использовался закрытый сосуд переменного объёма, заполненный аргоном и соединённый с манометром. Объём сосуда медленно уменьшают, сохраняя давление аргона в нём постоянным. Как изменяются при этом внутренняя энергия аргона и концентрация его молекул в сосуде? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

1) увеличивается;
2) уменьшается;
3) не изменяется.

| Внутренняя энергия аргона в сосуде | Концентрация молекул аргона в сосуде |
| --- | --- |
| | |

Accepted Answer

21

Answer

Идея решения: проанализировать изобарный процесс сжатия газа, используя уравнение состояния и связь внутренней энергии с температурой.

Процесс происходит при постоянном давлении $p = 	ext{const}$ (изобарный процесс).

Для идеального газа справедливо уравнение состояния:

$$pV = nkT$$

где $n$ — число молекул, $k$ — постоянная Больцмана, $T$ — абсолютная температура.

Концентрация молекул определяется как:

$$
u = \frac{n}{V}$$

При уменьшении объёма $V$ при постоянном давлении из уравнения состояния получаем:

$$T = \frac{pV}{nk}$$

Так как $p = 	ext{const}$ и $V$ уменьшается, то температура $T$ уменьшается.

Внутренняя энергия одноатомного газа (аргон — одноатомный газ):

$$U = \frac{3}{2}nkT$$

При уменьшении температуры внутренняя энергия уменьшается.

Для концентрации: из уравнения $pV = nkT$ при $p = 	ext{const}$ имеем:

$$
u = \frac{n}{V} = \frac{p}{kT}$$

При уменьшении температуры концентрация увеличивается.

Задание №10Молекулярная физика и термодинамикаЕГЭ по физике