В вертикальном цилиндрическом сосуде под подвижным поршнем массой М, способным скользить без трения вдоль стенок сосуда, находится идеальный газ. Газу сообщают некоторое количество теплоты. Как в этом процессе изменяются следующие физические величины: внутренняя энергия газа, средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул газа, концентрация молекул?
A) Внутренняя энергия газа
Б) Средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул газа
B) Концентрация молекул
1. Увеличивается
2. Уменьшается
3. Не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| A | Б | В |
Поршень оказывает на газ постоянное давление величиной где S — площадь поршня. Поэтому все изменения, происходящие с газом, протекают изобарически. Согласно первому началу термодинамики переданное газу тепло идет на совершение работы против внешних сил и на изменение внутренней энергии:
Работа газа при изобарном процессе пропорциональна изменению объема (
). Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры (
), а температура изменяется пропорционально объему, так как давление фиксировано. Отсюда заключаем, что после передачи газу тепла он нагреется (его внутренняя энергия увеличится (А — 1)) и расширится (он совершит положительную работу). В результате расширения концентрация молекул, естественно, уменьшится (В — 2). Средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул газа пропорциональна его температуре (
), следовательно, эта величина в результате данного процесса увеличивается (Б — 1).
Ответ: 112.

