В цилиндрическом сосуде, закрытом подвижным поршнем, находится водяной пар и капля воды. С паром в сосуде при постоянной температуре происходит процесс a→b→c, pV-диаграмма которого представлена на рисунке. Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения относительно этого процесса: 1) в процессе a→b внутренняя энергия пара постоянна; 2) в состоянии a водяной пар является ненасыщенным; 3) в процессе b→c плотность пара уменьшается; 4) в процессе a→b масса капли воды уменьшается; 5) в процессе b→c от пара отводится положительное количество теплоты.

На участке a→b давление постоянно и равно 2p₀, объём уменьшается до V₀. На участке b→c объём увеличивается от V₀ до 2V₀, а давление уменьшается от 2p₀ до p₀. Температура постоянна; наличие капли воды означает, что пар находится в равновесии с жидкостью и является насыщенным.

1. Неверно. При постоянной температуре внутренняя энергия пара постоянна, если его масса неизменна. На участке a→b при сжатии часть пара конденсируется, поэтому масса пара и его внутренняя энергия уменьшаются.
2. Неверно. Поскольку в сосуде есть капля воды, пар насыщенный, а не ненасыщенный.
3. Неверно. На участке b→c при постоянной температуре насыщенный пар конденсируется: его масса уменьшается, но объём увеличивается. В этой задаче давление падает, поэтому состояние пара перестаёт соответствовать насыщенному пару с каплей; однако плотность из одной лишь диаграммы как отношение массы пара к объёму не следует однозначно. Утверждение нельзя считать верным по приведённым данным.
4. Неверно. На участке a→b объём уменьшается при постоянной температуре. Для насыщенного пара это означает конденсацию, поэтому масса капли увеличивается.
5. Верно. На участке b→c газ расширяется, а его температура постоянна. Для идеального газа изменение внутренней энергии равно нулю, а работа газа положительна. По первому началу термодинамики теплота, полученная газом, положительна; следовательно, положительное количество теплоты не отводится.

В последнем пункте формулировка утверждает отвод теплоты, то есть отрицательную теплоту для пара; это не согласуется с изотермическим расширением пара как идеального газа.

Ответ: однозначно верное утверждение — 2) неверно; 1), 4) неверны. Пункт 3 по данным диаграммы определить нельзя; пункт 5 неверен для изотермического расширения идеального газа.