Задание №12 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для решения задачи проанализируем физические процессы, происходящие с газом в цилиндре при перемещении поршня.

1. Изменение объёма газа.
Газ всегда занимает весь предоставленный ему объём. По условию задачи поршень перемещают вниз, то есть внутрь цилиндра. Так как поршень герметичен, газ остаётся запертым в пространстве под поршнем. При движении поршня вниз расстояние между дном цилиндра и поршнем сокращается, следовательно, геометрический объём $V$, занимаемый газом, уменьшается. Этому соответствует цифра 2.

2. Изменение давления газа.
По условию температура газа поддерживается постоянной ($T = \text{const}$). Такой процесс называется изотермическим. Согласно закону Бойля-Мариотта, для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления газа на его объём есть величина постоянная: $p \cdot V = \text{const}$.
Это означает, что давление $p$ обратно пропорционально объёму $V$. Так как мы установили, что объём газа уменьшается, то давление газа должно увеличиваться.
С точки зрения молекулярно-кинетической теории (МКТ) это объясняется тем, что при уменьшении объёма увеличивается концентрация молекул газа (число молекул в единице объёма). Молекулы начинают чаще ударяться о стенки сосуда и поршень, что и приводит к росту давления. Этому соответствует цифра 1.

Таким образом, давление увеличивается (1), а объём уменьшается (2).

Ответ: 12

Источник: ФИПИ