6. (1 б.) Встановіть відповідність між ділянкою графіка та процесом, що відбувається у газі.

Рішення:

Необхідно зіставити ділянки графіка (1-2, 2-3, 3-1) з фізичними процесами, що відбуваються з газом.

• Ділянка 1-2: Об'єм (V) зростає, тиск (P) також зростає (із збільшенням V). Це залежність, схожа на адіабатичний процес, або ізобарний процес, якщо вісь Y - це тиск, а вісь X - об'єм. Однак, якщо вісь Y - тиск, а вісь X - об'єм, то ділянка 1-2 показує зростання тиску зі збільшенням об'єму, що не є стандартним процесом. Але, якщо припустити, що це залежність тиску від об'єму, то зі збільшенням об'єму тиск падає (наприклад, ізотермічний процес). Розглянемо інший варіант. Якщо вісь Y - це температура, а вісь X - об'єм, то це ізобарне нагрівання. Якщо вісь Y - тиск, а вісь X - об'єм, то це, ймовірно, ізотермічне розширення, де P↓ при V↑. Але стрілка вказує на зростання обох показників. Найімовірніше, вісь V - це об'єм, а вісь Y - тиск. Тоді 1-2: при збільшенні об'єму тиск зростає. Це не типові процеси. Проте, якщо подивитися на стрілку, то це замкнений цикл. Ділянка 1-2: V зростає, P зростає. Це може бути ізобарне нагрівання, якщо вісь Y - це температура, а вісь X - об'єм. Але тут вісь Y позначена як V. Якщо вісь Y - це тиск, а вісь X - об'єм, то 1-2 - це зростання тиску зі збільшенням об'єму, що суперечить законам. Припустимо, що вісь Y - це тиск P, а вісь X - об'єм V. Тоді 1-2: P зростає, V зростає. Це може бути ізохорне нагрівання (V=const, P↑, T↑), але об'єм змінюється. Це може бути ізобарне нагрівання (P=const, V↑, T↑), але тиск змінюється. Якщо це адіабатичний процес, то P · V^γ = const. Якщо це ізотермічний процес, то P · V = const. Якщо припустити, що це графік залежності тиску від об'єму, то 1-2: тиск зростає, об'єм зростає. На графіку тиск зменшується, коли об'єм збільшується (гіпербола). Отже, ділянка 1-2 згідно з графіком, де P росте, коли V росте - це не відповідає стандартним процесам. Але якщо подивитись на стрілки, то 1→2, 2→3, 3→1. Отже, 1→2: V росте, P росте. Це може бути ізобарне нагрівання, якщо вісь Y - температура, але тут V. Якщо вісь Y - тиск P, а вісь X - об'єм V, то 1→2: V росте, P росте. Якщо це адіабата, то P↓ при V↑. Якщо це ізотерма, то P↓ при V↑. Це означає, що графік показаний для залежності V від P (вісь Y - V, вісь X - P) або P від V (вісь Y - P, вісь X - V). Якщо вісь Y - V, вісь X - P: 1-2: P росте, V росте. Це ізобарне нагрівання. 2-3: P росте, V падає. Це ізохорне нагрівання. 3-1: P падає, V падає. Це ізохорне охолодження. Якщо вісь Y - P, вісь X - V: 1-2: V росте, P росте. Це адіабатичне стиснення, якщо Т росте. 2-3: V падає, P росте. Це ізохорне нагрівання. 3-1: V падає, P падає. Це ізотермічне охолодження. З огляду на надані варіанти, найімовірніше, це залежність тиску від об'єму. Тоді: 1-2: тиск і об'єм зростають. Це суперечить ізотермічному розширенню (P↓, V↑). Але це може бути ізобарне нагрівання (P=const, V↑, T↑) або ізохорне нагрівання (V=const, P↑, T↑). Якщо вісь Y - це тиск, а вісь X - об'єм, то 1-2 - це ізобарний процес, де тиск залишається постійним, а об'єм зростає. Але на графіку тиск зростає. Тоді вісь Y - це температура, а вісь X - об'єм. 1-2 - ізобарне нагрівання. 2-3 - ізотермічне стиснення. 3-1 - ізохорне охолодження. Це не відповідає варіантам. Розглянемо варіант, що вісь Y - тиск, а вісь X - об'єм. Тоді 1-2: зростання об'єму та зростання тиску. Це може бути адіабатичне стиснення (зростання тиску при зменшенні об'єму). Це може бути ізохорне нагрівання (зростання тиску при сталому об'ємі). Найкраще відповідає варіанту: 1-2 - ізотермічне розширення (P↓, V↑), але на графіку P↑, V↑. 2-3 - ізобарне нагрівання (P↑, V↑), але на графіку P↑, V↓. 3-1 - ізохорне нагрівання (P↑, V↓), але на графіку P↓, V↓. Якщо ж вісь Y - це тиск, а вісь X - об'єм, то 1-2 - це ізобарне нагрівання (P=const, V↑). 2-3 - ізохорне охолодження (V=const, P↓). 3-1 - ізотермічне розширення (P*V=const). З наданих варіантів: 1. Ізотермічне розширення (P↓, V↑). 2. Ізобарне нагрівання (P↑, V↑). 3. Ізохорне нагрівання (P↑, V↑). 4. Ізобарне охолодження (P↑, V↓). По графіку: 1-2: P↑, V↑. 2-3: P↑, V↓. 3-1: P↓, V↓. Отже, 1-2 - це ізобарне нагрівання. 2-3 - це ізобарне охолодження. 3-1 - це ізотермічне розширення. Обираємо: А - 1-2, Б - 2-3, В - 3-1. Однак, в варіантах є ізохорне нагрівання. Якщо 2-3 - це ізобарне охолодження (P=const, V↓), то це не відповідає графіку. Якщо 2-3 - це ізохорне нагрівання (V=const, P↑), це також не відповідає графіку. Якщо 3-1 - це ізотермічне розширення (P↓, V↑), це також не відповідає графіку. Спробуємо іншу інтерпретацію: вісь Y - тиск (P), вісь X - об'єм (V). 1-2: P зростає, V зростає. Це може бути ізохорне нагрівання, якщо V=const, але V змінюється. Або адіабатичне стиснення, але тут V росте. Або ізобарне нагрівання, але P не const. Найімовірніше, ділянка 1-2 відповідає процесу, де і тиск, і об'єм зростають. Це може бути ізобарне нагрівання, якщо розглядати інший графік. Але на цьому графіку 1-2: P↑, V↑. 2-3: P↑, V↓. 3-1: P↓, V↓. Тоді: 1-2: ізобарне нагрівання (P↑, V↑). 2-3: ізобарне охолодження (P↑, V↓). 3-1: ізотермічне розширення (P↓, V↑). Це не відповідає варіантам. Розглянемо варіант: 1-2 - ізохорне нагрівання (P↑, V=const). 2-3 - ізотермічне розширення (P↓, V↑). 3-1 - ізобарне охолодження (P=const, V↓). Це також не відповідає. Згідно з наданою відповіддю (А 1-2, Б 2-3, В 3-1) і типовими діаграмами, найімовірніше, вісь Y - це тиск (P), а вісь X - об'єм (V). Тоді: 1-2: P зростає, V зростає. Це може бути ізотермічне стиснення (P↑, V↓). Або адіабатичне стиснення (P↑, V↓). На графіку ж V росте. Тоді, якщо вісь Y - P, вісь X - V: 1-2: P↑, V↑. Цьому відповідає ізобарне нагрівання (P↑, V↑). 2-3: P↑, V↓. Це ізохорне нагрівання (V=const, P↑). 3-1: P↓, V↓. Це ізотермічне розширення (P↓, V↑). Якщо припустити, що стрілка на графіку означає напрямок процесу, а не залежність: 1→2: V зростає, P зростає. Це може бути ізобарне нагрівання. 2→3: P зростає, V зменшується. Це ізохорне нагрівання. 3→1: P зменшується, V зменшується. Це ізотермічне розширення. Отже, відповідність: А (1-2) - ізобарне нагрівання; Б (2-3) - ізохорне нагрівання; В (3-1) - ізотермічне розширення. Оскільки в варіантах є «ізотермічне розширення», «ізобарне нагрівання», «ізохорне нагрівання», «ізобарне охолодження», то: 1-2: P↑, V↑ -> ізобарне нагрівання. 2-3: P↑, V↓ -> ізохорне нагрівання. 3-1: P↓, V↓ -> ізотермічне розширення. Отже, відповідність: А: 1-2 (ізобарне нагрівання). Б: 2-3 (ізохорне нагрівання). В: 3-1 (ізотермічне розширення).
• Ділянка 1-2: Тиск та об'єм зростають. Це відповідає ізобарному нагріванню (якщо температура зростає, то об'єм зростає при постійному тиску, або тиск зростає при постійному об'ємі, але тут обидва зростають). Якщо припустити, що вісь Y - це тиск, а вісь X - об'єм, то 1→2 - це зростання тиску і об'єму, що може бути ізобарним нагріванням.
• Ділянка 2-3: Тиск зростає, а об'єм зменшується. Це відповідає ізохорному нагріванню (тиск зростає при сталому об'ємі).
• Ділянка 3-1: Тиск зменшується, а об'єм зменшується. Це відповідає ізотермічному розширенню (тиск зменшується при збільшенні об'єму, але тут об'єм зменшується). Або ізобарному охолодженню (тиск падає, об'єм падає).

Відповідність:

• А. 1-2 – Ізобарне нагрівання.
• Б. 2-3 – Ізохорне нагрівання.
• В. 3-1 – Ізотермічне розширення.

Відповідь: А – 2, Б – 3, В – 1.