Объяснение процесса 1-2 на pV-диаграмме

Процесс 1–2, изображенный на графике, можно охарактеризовать следующим образом: 1. Геометрический вид процесса: На \( pV \)-диаграмме процесс представлен прямой линией, которая не проходит через начало координат. Это линейная зависимость давления от объема вида \( p(V) = aV + b \). В физике такие процессы называют произвольными или политропными (в широком смысле), так как в них одновременно меняются все три термодинамических параметра: давление, объем и температура. 2. Изменение параметров: Газ расширяется (объем \( V \) увеличивается с \( 8,31 \) до \( 33,24 \) л) и одновременно охлаждается по давлению (давление \( p \) падает с \( 4 \) до \( 1 \) атм). 3. Особенности температуры: Как было рассчитано ранее, температуры в начальной и конечной точках равны (\( T_1 = T_2 = 400 \text{ К} \)). Однако это не изотермический процесс. При движении по прямой от точки 1 к точке 2 произведение \( p \cdot V \) (которое прямо пропорционально температуре \( T \)) сначала растет, достигает максимума в середине пути, а затем убывает. Таким образом, газ сначала нагревается, а потом охлаждается до исходной температуры. 4. Энергетическая суть: В этом процессе газ совершает положительную работу (\( A > 0 \)), так как его объем увеличивается. Поскольку конечная температура равна начальной, суммарное изменение внутренней энергии за весь процесс равно нулю (\( \Delta U = 0 \)). Согласно первому закону термодинамики (\( Q = \Delta U + A \)), это означает, что за весь процесс газ получил количество теплоты, в точности равное совершенной им работе: \[ Q = A = 6232,5 \text{ Дж} \] Итог: это процесс расширения газа с теплообменом, при котором начальное и конечное состояния лежат на одной изотерме, но сам путь перехода изотермическим не является.