§ 81. Примеры решения задач по теме «Внутренняя энергия. Работа» — ЕГЭ — 5 — стр. 269 | Физика - Учебник (Буховцев, Мякишев, Сотский) ГДЗ Физика 10 класс

В координатах р, Т показан цикл тепловой машины, у которой рабочим телом является идеальный газ. На каком участке цикла работа газа наибольшая по модулю?

В координатах давления \( p \) и температуры \( T \) показан цикл тепловой машины, в котором рабочим телом является идеальный газ. Необходимо определить, на каком участке цикла работа газа наибольшая по модулю.

Рассмотрим каждый процесс цикла:

Процесс 1-2: Давление \( p = \text{const} \), объём увеличивается (\( V \uparrow \)), температура остаётся постоянной.

Процесс 2-3: Температура \( T = \text{const} \), объём увеличивается (\( V \uparrow \)), давление уменьшается (\( p \downarrow \)).

Процесс 3-4: Давление \( p = \text{const} \), объём уменьшается (\( V \downarrow \)), температура падает (\( T \downarrow \)).

Процесс 4-1: Температура \( T = \text{const} \), объём уменьшается (\( V \downarrow \)), давление увеличивается (\( p \uparrow \)).

Теперь, применяя уравнение состояния Клапейрона (\( pV/T = \text{const} \)), можно выразить зависимость объёма от давления и температуры для каждого состояния:

Для состояния 1:

\( P_1V_1/T_1 = k \quad \Rightarrow V_1 = \frac{k T_1}{p_1} = V \).

Для состояния 2:

\( P_2V_2/T_2 = k \quad \Rightarrow V_2 = \frac{k T_2}{p_2} = 3V \).

Для состояния 3:

\( P_3V_3/T_3 = k \quad \Rightarrow V_3 = \frac{k T_3}{p_3} = 9V \).

Для состояния 4:

\( P_4V_4/T_4 = k \quad \Rightarrow V_4 = \frac{k T_4}{p_4} = 3V \).

Теперь, если построить график зависимости давления от объёма, можно увидеть, что участок 2-3 (где объём значительно увеличивается при постоянной температуре) имеет наибольшую площадь под кривой, что означает, что на этом участке работа газа будет наибольшей.

Ответ: Работа наибольшая на участке 2-3.