Задание D38EE5: 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 n–p-диаграммы концентрация и давление увеличиваются вдвое пропорционально друг другу. Из p = nkT следует постоянство T. Поскольку N постоянно, объём обратно пропорционален n и уменьшается вдвое. Точка 2: (V₁÷2, 2p₁). Участок в p–V — гипербола.
2. На участке 2–3 концентрация постоянна, давление удваивается. Объём V = N÷n не меняется. Температура растёт. Точка 3: (V₁÷2, 4p₁), отрезок 2–3 вертикален и направлен вверх.
Подстановка: V₂ = N2n₁ = V₁÷2; V₃ = V₂. В первом процессе p₂V₂ = 2p₁·V₁÷2 = p₁V₁.
Проверка. На второй сетке исходная точка имеет координаты 6 клеток по V и 1 по p. Получаем 2: (3,2), 3: (3,4). Вертикальный отрезок в исходных осях означал бы постоянное давление, но здесь 2–3 горизонтален по n; решающим является постоянство концентрации.

Ответ: изотерма влево вверх, затем изохора вверх.