В двух сосудах (1. и (2. объемом V0 каждый находятся одинаковые идеальные одноатомные газы. Исходные состояния этих газов соответствуют точкам А и В на VT-диаграмме (см. рис.). Известно, что сначала давление в обоих сосудах одинаковое. Затем из исходных состояний газы переводят в новые конечные состояния А' и В'.
Выберите все верные утверждения на основании анализа представленного графика.
1. В исходном состоянии концентрация молекул газа в сосуде (1. больше концентрации молекул газа в сосуде (2).
2. В конечном состоянии средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул газа в сосуде (1. равна средней кинетической энергии хаотического движения молекул газа в сосуде (2).
3. Масса газа в сосуде (1. меньше массы газа в сосуде (2).
4. Изменение внутренней энергии газа, находящегося в сосуде (1), при его переходе из состояния А в состояние А' меньше изменения внутренней энергии газа, находящегося в сосуде (2), при его переходе из состояния В в состояние В'.
5. Работа, совершенная газом, находящимся в сосуде (1. в процессе А→А', равна работе, совершенной газом, находящимся в сосуде (2. в процессе В→В'.
1) Из условия задачи следует, что в начальный момент времени давление и объем в сосудах были одинаковы, а температура во втором сосуде в 2 раза больше, чем в первом сосуде. Согласно уравнению Менделеева — Клапейрона
откуда следует, что масса газа в первом сосуде в 2 раза больше, чем во втором. Утверждение 3 — неверно.
Концентрация частиц может быть найдена как
Таким образом, концентрация газа в первом сосуде в 2 раза больше, чем во втором. Утверждение 1 — верно.
2) Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул одноатомного идеального газа связана с его абсолютной температурой соотношением: В конечном состоянии температура газа выше во втором сосуде, а значит, частицы газа в этом сосуде обладают большей средней кинетической энергией. Утверждение 2 — неверно.
4) Внутренняя энергия одноатомного идеального газа пропорциональна его температуре
Учитывая, что в первом сосуде газа находится больше, внутренняя энергия в обоих сосудах изменилась на одинаковую величину. Утверждение 4 — неверно.
5) Как видно из графика, в обоих сосудах происходит изобарный процесс, в котором работа газа может быть вычислена по формуле
Первоначальное давление в обоих сосудах равно, а объем изменился на одну и ту же величину. Таким образом, работа, совершенная газом, находящимся в сосуде (1) в процессе А→А', равна работе, совершенной газом, находящимся в сосуде (2) в процессе В→В'. Утверждение 5 — верно.
Ответ: 15.

