В вертикальном цилиндре под поршнем находится 1 моль гелия. Поршень может перемещаться в сосуде без трения. Атмосферное давление считать постоянным. Масса гелия в сосуде не изменяется. Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие изменение состояния гелия. 1) При медленном понижении температуры давление гелия не изменяется. 2) Если на поршень насыпать некоторое количество песка, не меняя температуры гелия, то после установления равновесия в системе давление гелия будет меньше первоначального давления. 3) При медленном повышении температуры сила давления гелия на поршень не изменяется. 4) При медленном понижении температуры объём, занимаемый гелием, не изменяется. 5) При медленном изотермическом сжатии гелия в цилиндре он отдаёт окружающим телам некоторое положительное количество теплоты.

Рассмотрим каждое утверждение по порядку: 1) При медленном понижении температуры давление гелия не изменяется. Давление гелия в цилиндре складывается из атмосферного давления и давления, создаваемого поршнем (весом поршня). Так как атмосферное давление постоянно, а поршень может свободно перемещаться, давление гелия также останется постоянным при медленном изменении температуры. Это утверждение верно. 2) Если на поршень насыпать некоторое количество песка, не меняя температуры гелия, то после установления равновесия в системе давление гелия будет меньше первоначального давления. Если насыпать песок на поршень, то увеличится сила, давящая на газ, и, следовательно, давление гелия увеличится. Утверждение неверно. 3) При медленном повышении температуры сила давления гелия на поршень не изменяется. Давление гелия постоянно, так как поршень может свободно перемещаться. Сила давления гелия на поршень равна произведению давления на площадь поршня. Поскольку давление не меняется, и площадь поршня постоянна, то и сила давления не меняется. Утверждение верно. 4) При медленном понижении температуры объём, занимаемый гелием, не изменяется. При понижении температуры при постоянном давлении объем гелия будет уменьшаться (закон Гей-Люссака). Утверждение неверно. 5) При медленном изотермическом сжатии гелия в цилиндре он отдаёт окружающим телам некоторое положительное количество теплоты. При изотермическом сжатии гелия совершается работа над газом, и внутренняя энергия гелия не меняется. Согласно первому закону термодинамики, вся работа идет на теплообмен с окружающей средой. Таким образом, гелий отдает тепло окружающей среде. Утверждение верно. Ответ: 1, 3, 5