Задание 98EA22: 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–V-диаграммы внутренняя энергия не меняется, а объём удваивается. Температура постоянна, значит, pV = const. Давление уменьшается вдвое. Точка 2 в новых осях имеет координаты (2V₁, p₁÷2); соединяем 1 и 2 гиперболой.
2. Участок 2–3 лежит на прямой через начало координат: U пропорциональна V, поэтому p = 2U÷(3V) постоянно. Объём ещё раз удваивается, точка 3 имеет координаты (4V₁, p₁÷2). График 2–3 — горизонтальный отрезок вправо.
Подстановка: p₂ = 2U₁3·2V₁ = p₁÷2; p₃ = 2·2U₁3·4V₁ = p₁÷2.
Проверка. На заданной второй сетке 1 находится на второй клетке по объёму и четвёртой по давлению; 2 — на четвёртой и второй, 3 — на восьмой и второй. Температура на первом участке постоянна, на втором растёт, что согласуется с исходной внутренней энергией.

Ответ: изотерма вправо вниз, затем изобара вправо.