Question

В цилиндрическом сосуде, закрытом подвижным поршнем, находится водяной пар и капля воды. С паром в сосуде при постоянной температуре провели процесс $a 	o b 	o c$, $pV$-диаграмма которого представлена на рисунке.

![](https://imgur.com/placeholder_pV_diagram.png)

Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения относительно проведённого процесса:

1) На участке $b 	o c$ масса пара уменьшается.
2) На участке $a 	o b$ к веществу в сосуде подводится положительное количество теплоты.
3) В точке $c$ водяной пар является насыщенным.
4) На участке $a 	o b$ внутренняя энергия капли уменьшается.
5) На участке $b 	o c$ внутренняя энергия пара уменьшается.

---

Accepted Answer

24

Answer

Идея решения: проанализировать каждый участок процесса, учитывая, что температура постоянна, и определить, какие фазовые переходы и изменения энергии происходят.

**Участок $a 	o b$ (изотермическое расширение при $T = 	ext{const}$):**

На диаграмме давление остаётся постоянным ($p = 2p$), а объём растёт от $V_0$ до $V_0$. Это изобарный процесс. Поскольку температура постоянна и присутствует капля воды (двухфазная система), давление пара остаётся равным давлению насыщения. При расширении пара часть капли испаряется, чтобы поддержать давление насыщения.

- Газ совершает работу: $A = p \Delta V > 0$.
- Для изотермического процесса идеального газа $\Delta U_{	ext{пара}} = 0$.
- По первому началу: $Q = A > 0$ — теплота подводится.
- Капля уменьшается в массе (испаряется), её внутренняя энергия не меняется (температура постоянна), но энергия переходит в испарение.

**Утверждение 2:** На участке $a 	o b$ подводится положительное количество теплоты — **верно**.

**Утверждение 4:** На участке $a 	o b$ внутренняя энергия капли уменьшается — **верно** (капля испаряется, её масса уменьшается, а при постоянной температуре внутренняя энергия пропорциональна массе).

**Участок $b 	o c$ (изотермическое сжатие при $T = 	ext{const}$):**

Давление падает от $2p$ до $p$, объём растёт от $V_0$ до $2V_0$. Это не изобарный процесс — давление меняется. Система остаётся двухфазной (пар + капля) при постоянной температуре, поэтому давление должно оставаться равным давлению насыщения. Однако на диаграмме давление снижается, что означает конденсацию пара.

- При сжатии и постоянной температуре пар конденсируется.
- Масса пара уменьшается, масса капли увеличивается.

**Утверждение 1:** На участке $b 	o c$ масса пара уменьшается — **верно**.

**Утверждение 5:** На участке $b 	o c$ внутренняя энергия пара уменьшается — **неверно**. Температура постоянна, поэтому внутренняя энергия оставшегося пара не меняется. Уменьшается только масса пара (конденсация), но энергия переходит в конденсат и выделяется в виде теплоты.

**Точка $c$:**

В точке $c$ давление равно $p$, объём равен $2V_0$. Если система остаётся двухфазной, пар насыщенный. Однако возможно, что весь пар сконденсировался и остаётся только жидкость.

**Утверждение 3:** В точке $c$ водяной пар является насыщенным — **неверно** (или неопределённо, но по логике диаграммы пар полностью сконденсировался).

---

Задание №9Молекулярная физика и термодинамикаЕГЭ по физике