Question

В цилиндрическом сосуде с подвижным поршнем находятся водяной пар и капля воды. Процесс $a 	o b 	o c$ с паром при постоянной температуре представлен на $pV$-диаграмме.

![](диаграмма pV: точка a при $(V_0, 2p_0)$, горизонтальный переход в b при $(V_0, 2p_0)$, затем кривая вниз в c при $(2V_0, p_0)$)

Выберите все верные утверждения:

1) В процессе $a 	o b$ внутренняя энергия пара постоянна.
2) В состоянии $a$ водяной пар является ненасыщенным.
3) В процессе $b 	o c$ плотность пара уменьшается.
4) В процессе $a 	o b$ масса капли воды уменьшается.
5) В процессе $b 	o c$ от пара отводится положительное количество теплоты.

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/EbPXmsdlsN0Z5apsEvrQYAmifC2WALxqZVKSLaza.jpg)

Accepted Answer

34

Answer

Идея решения: проанализировать каждый процесс, учитывая, что система содержит насыщенный пар в равновесии с жидкостью, и применить законы термодинамики для идеального газа.

**Процесс $a 	o b$:** горизонтальная линия на диаграмме означает $p = 2p_0 = 	ext{const}$, $V = V_0 = 	ext{const}$. Это изохорный процесс (объём не меняется).

**Процесс $b 	o c$:** давление падает с $2p_0$ до $p_0$, объём растёт с $V_0$ до $2V_0$. Температура постоянна (дано в условии), поэтому это изотермический процесс.

**Анализ утверждений:**

1) **Неверно.** В процессе $a 	o b$ объём постоянен ($V = V_0$), но давление остаётся $2p_0$. Для идеального газа при постоянном объёме и постоянной температуре внутренняя энергия не меняется только если температура не меняется. Однако здесь происходит конденсация: часть пара переходит в жидкость, поршень не движется, давление остаётся равным давлению насыщения. Внутренняя энергия пара (как газовой фазы) остаётся постоянной, но система теряет энергию из-за выделения скрытой теплоты конденсации.

2) **Неверно.** В состоянии $a$ давление равно $2p_0$, и пар находится в равновесии с жидкостью (капля присутствует). Это означает, что пар насыщенный при данной температуре.

3) **Верно.** В процессе $b 	o c$ температура постоянна, объём увеличивается с $V_0$ до $2V_0$. По уравнению состояния $pV = 
u RT$: при $T = 	ext{const}$ и росте $V$ давление падает. Масса пара в сосуде не меняется (капля испаряется, но общее количество вещества в газовой фазе остаётся), поэтому плотность $ho = m/V$ уменьшается.

4) **Верно.** В процессе $a 	o b$ объём пара остаётся $V_0$, давление остаётся $2p_0$ (давление насыщения). Поршень неподвижен, но капля воды испаряется, чтобы поддержать давление насыщения при постоянной температуре. Масса капли уменьшается.

5) **Неверно.** В процессе $b 	o c$ температура постоянна, поэтому $\Delta U = 0$. По первому началу термодинамики:
$$Q = \Delta U + A = 0 + A$$
Газ расширяется ($V$ растёт), поэтому $A > 0$ (газ совершает работу). Следовательно, $Q > 0$, то есть теплота подводится к газу, а не отводится.

Задание №9Молекулярная физика и термодинамикаЕГЭ по физике