Задание 0A9533: Молекулярная физика

Модель: разреженные газы считаем идеальными. Система отсчёта связана с сосудом. Для расчёта состояния неподвижного газа механические оси и проекции сил не требуются: используем давление, объём и абсолютную температуру. Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж·моль⁻¹·К⁻¹; при переводе температуры используем T = t + 273 К.
Количество вещества постоянно. Основные соотношения: pV = νRT, U = 32νRT = 32pV, n = NV. При перестроении каждую точку переносим по её физическим параметрам; вид линии в других координатах может измениться. На итоговой диаграмме по горизонтали V, по вертикали p. Обозначим исходные давление и объём p₁, V₁.
1. На участке 1–2 исходной U–p-диаграммы U пропорциональна p: прямая проходит через начало координат. Поэтому V = 2U÷(3p) постоянно. По сетке давление удваивается. На p–V-диаграмме точка 2 лежит над точкой 1 при том же объёме: (V₁, 2p₁).
2. На участке 2–3 внутренняя энергия постоянна, следовательно, температура постоянна. Давление снова удваивается. Из закона Бойля — Мариотта p₂V₂ = p₃V₃ получаем V₃ = V₁÷2. Точка 3 имеет координаты (V₁÷2, 4p₁); её соединяем с точкой 2 ветвью гиперболы, а не прямым отрезком.
Подстановка относительных значений: V₂ = 2·2U₁3·2p₁ = V₁; V₃ = 2·2U₁3·4p₁ = V₁÷2.
Проверка. На заданной сетке второй картинки точка 1 расположена на шестой клетке по V и второй по p. Поэтому 2 — на шестой и четвёртой, 3 — на третьей и восьмой. Направления стрелок: 1→2 вверх, 2→3 влево вверх.

Ответ: изохора вверх, затем изотерма влево вверх.