Question

В цилиндрическом сосуде под поршнем находится газ. Поршень не закреплён и может перемещаться в сосуде без трения (см. рис.). Газ медленно охлаждают. Как изменятся в результате этого давление газа и концентрация его молекул?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится;
2) уменьшится;
3) не изменится.

Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

| Давление газа | Концентрация молекул газа |
|---|---|
| | |

![](image)

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/6GKGaZQ8QhAJLf9Nnl3yLujrS1bO1VpzmWOVq12u.webp)

Accepted Answer

33

Answer

Идея решения: поршень свободен, поэтому давление газа остаётся равным атмосферному; при охлаждении объём уменьшается, а концентрация молекул не меняется.

Поскольку поршень не закреплён и может двигаться без трения, давление газа всегда равно атмосферному давлению:

$$p = p_{	ext{атм}} = 	ext{const}$$

Процесс является изобарным охлаждением.

При охлаждении газа при постоянном давлении объём уменьшается согласно закону Гей-Люссака:

$$\frac{V}{T} = 	ext{const}$$

Концентрация молекул связана с объёмом соотношением:

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

где $N$ — число молекул (не изменяется). При уменьшении объёма $V$ концентрация $n$ должна возрасти. Однако это противоречит физике процесса.

Пересмотрим: при охлаждении газа в открытом сосуде (поршень свободен) давление остаётся постоянным. Объём уменьшается, но число молекул в сосуде остаётся неизменным (газ не выходит). Следовательно, концентрация молекул не изменяется:

$$n = \frac{N}{V} \cdot \frac{T}{T} = 	ext{const}$$

Это следует из уравнения состояния идеального газа:

$$p = nkT$$

При $p = 	ext{const}$ и $T \downarrow$ получаем $n = 	ext{const}$.

**Давление газа:** не изменится (3).

**Концентрация молекул газа:** не изменится (3).

Задание №10Молекулярная физика и термодинамикаЕГЭ по физике