Uzasadnienie:
Naszym zadaniem jest uzupełnienie tabeli o nazwy przemian oraz o to, jak zmienia się energia wewnętrzna gazu. Wiemy, że przemiany A→B i C→D są przemianami izotermicznymi. Wówczas nie zmienia się temperatura układu. Oznacza to, że energia wewnętrzna gazu również w tych przemianach nie ulega zmianie.
W przemianach B→C i D→A mamy stałą objętość, czyli obie te przemiany są izochoryczne. Wiemy, że w przemianie izochorycznej praca nie jest wykonywana, ani przez układ ani przez gaz. Wówczas zmiana energii wewnętrznej odpowiada ciepłu wymienionemu przez układ z otoczeniem.
W przemianie B→C ciśnienie maleje, czyli zgodnie z równaniem Clapeyrona, w którym przy stałej objętości ciśnienie jest wprost proporcjonalne do temperatury, mamy, że temperatura układu również maleje. Wówczas ciepło jest oddawane do otoczenia i energia wewnętrzna gazu maleje.
W przemianie D→A ciśnienie rośnie, czyli zgodnie z równaniem Clapeyrona przy stałej objętości również temperatura rośnie. Zatem mamy układ, w którym ciepło jest pobierane przez układ i energia wewnętrzna gazu rośnie.
Odpowiedź:
| Przemiana | Nazwa przemiany | Energia wewnętrzna |
| A-B | izotermiczna | nie zmienia się |
| B-C | izochoryczna | maleje |
| C-D | izotermiczna | nie zmienia się |
| D-A | izochoryczna | rośnie |
Uzasadnienie:
Naszym zadaniem jest naszkicowanie wykresu zależności w układzie zmiennych , czyli na osi x-ów mamy temperaturę , a na osi y-ów mamy ciśnienie . Zauważmy, że nie mamy żadnych danych liczbowych. Z wykresu dołączonego do zadania wynika, że ciśnienia w poszczególnych stanach spełniają zależność:
Wiemy, że przemiany A→B i C→D są przemianami izotermicznymi, czyli:
Z wykresu odczytać możemy również, że w przemiana A→B jest wyżej niż przemiana C→D, czyli temperatura w przemianie A→B jest większa niż w C→D:
Zatem w naszym naszkicowany wykresie musimy uwzględnić:
- przemiany izotermiczne i izochoryczne,
- związek pomiędzy ciśnieniami,
- związek pomiędzy temperaturami,
- założenie, że jeżeli przemiana jest izochoryczna to ciśnienie jest wprost proporcjonalne do temperatury i wówczas przedłużenie wykresów tych przemian musi padać w początku układu współrzędnych.
Do zaznaczenia na wykresie związku pomiędzy ciśnieniami wykorzystamy linijkę. Najpierw zmierzymy odległości od początku układu współrzędnych do miejsc, gdzie mamy ciśnienie w punkcie A i D.
Z wykresu wynika, że odległość tych punktów od początku układu wynosi:
Zacznijmy od zaznaczenia tych odległości na wykresie ciśnienia od temperatury:

Wiemy, że przemiana D→A jest przemianą izochoryczną, czyli jej przedłużenie na wykresie wypada w początku układu współrzędnych. Narysujmy prostą przechodzącą przez początek układu:

Zaznaczmy na wykresie punkt A i D tej przemiany:

Wiemy, że przemiany A→B i C→D były izotermiczne, czyli na tych wykresie będą one równoległe do osi y-ów reprezentującej ciśnienie.

Z wykresu dołączonego do zadania możemy odczytać, że . Zaznaczmy zatem prosta odpowiadającą temu ciśnieniu oraz punkt przecięcia się z prostą odpowiadającą temperaturze w tym punkcie:

Możemy wówczas zaznaczyć przemianę C→D na wykresie oraz od początku układu współrzędnych możemy poprowadzić prostą przez punkt C, która wskaże nam na prostej temperatury A, B położenie punktu B:

Odpowiedź:
Otrzymamy, że ostatecznie nasz wykres powinien mieć kształt:

Ewelina Wysopal
Nauczycielka fizyki
Zobacz lekcje, które wyjaśnią temat krok po kroku:
Tutaj pojawi się lista Twoich książek
Zaloguj się i zacznij tworzyć ją już teraz.

