Задание №9 — Внутренняя энергия идеального газа
В цилиндрическом сосуде, закрытом подвижным поршнем, находится водяной пар и капля воды. С паром в сосуде при постоянной температуре провели процесс a→b→c, pV−диаграмма которого представлена на рисунке. Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения относительно проведённого процесса.
1) На участке b→c масса пара уменьшается.
2) На участке a→b к веществу в сосуде подводится положительное количество теплоты.
3) В точке с водяной пар является насыщенным.
4) На участке a→b внутренняя энергия капли уменьшается.
5) На участке b→c внутренняя энергия пара уменьшается.
Правильный ответ
24
Пояснение
Решение:
Температура во всём процессе постоянна. На участке a→b объём растёт, а давление остаётся постоянным и равным — так ведёт себя насыщенный пар над жидкостью: капля постепенно испаряется, масса пара увеличивается, а давление равно давлению насыщенного пара .
В точке b капля испарилась полностью, дальше пар ненасыщенный, и участок b→c — изотерма: , т. е. при неизменной массе пара.
1) На участке b→c пар ненасыщенный, конденсации нет, масса пара постоянна — неверно.
2) На участке a→b испарение капли требует подвода теплоты парообразования, и, кроме того, газ совершает положительную работу, поэтому — верно.
3) В точке c давление вдвое меньше давления насыщенного пара , значит пар ненасыщенный — неверно.
4) На участке a→b масса капли уменьшается, а её внутренняя энергия пропорциональна массе, поэтому убывает — верно.
5) На участке b→c температура и масса пара постоянны, значит внутренняя энергия пара не меняется — неверно.
Ответ: 24