Na wykresie poniżej, w płaszczyźnie parametrów stanu (T, p) – temperatury i ciśnienia, przedstawiono pewien cykl przemian termodynamicznych ustalonej porcji gazu doskonałego, zamkniętego w szczelnym naczyniu z ruchomym tłokiem. Na podstawie wykresu uzupełnij zdania 1.–4. Wpisz w wyznaczone miejsce wszystkie litery oznaczające takie dokończenia zdania, aby było ono prawdziwe. W każdym zdaniu może być więcej niż jedna prawidłowa odpowiedź spośród a–e.
a. przemianie AB b. przemianie BC c. przemianie CD d. przemianie DA e. każdej przemianie
1. Objętość gazu rośnie w ................................ .
2. Energia wewnętrzna gazu rośnie w ................................ .
3. Ciepło jest oddawane przez gaz do otoczenia w ............................... .
4. Objętość gazu się zmienia w ......................... .
Dlaczego w przemianie AD ciepło jest oddawane a nie pobierane? I na jakiej zasadzie energia rośnie w przemianie AB?
Przemiana DA to przemiana izotermiczna, więc nie zmienia się w niej energia wewnętrzna, więc z I zasady termodynamiki wnioskujemy, że 0 = Q + W. Ciśnienie w tej przemianie rośnie (zgodnie z wykresem), więc zgodnie z równaniem Clapeyrona, jeśli mamy stałą T i wzrost p, to objętość V musi maleć. A zatem praca wykonywana przez siły zewnętrzne jest dodatnia, więc W > 0. A jeśli tak, to na podstawie zapisanej wcześniej I zasady termodynamiki widzimy, że Q < 0, co oznacza właśnie, że ciepło jest oddawane.
Co do przemiany AB to widzimy, że w niej rośnie temperatura, a energia wewnętrzna jest wprost proporcjonalna do temperatury, więc ona też musi wzrastać.