Тип 21 № 21754

Вспомним, что концентрация связана с объёмом обратно пропорциональной зависимостью: $$n = \frac{N}{V}$$ где $N$ — число молекул (в данной задаче постоянно).

Проанализируем каждый этап процесса по отдельности.

1) Этап 1–2. На этом участке давление газа остаётся постоянным ($p = \text{const}$), то есть процесс изобарный. Из графика видно, что концентрация $n$ уменьшается. Поскольку $n$ обратно пропорциональна $V$, уменьшение концентрации означает увеличение объёма. Согласно уравнению Менделеева–Клапейрона ($pV = \nu RT$), при постоянном давлении и растущем объёме температура $T$ также должна возрастать.

2) Этап 2–3. Поскольку график на этом участке представляет собой прямую линию, выходящую из начала координат, давление прямо пропорционально концентрации ($p \sim n$). Из основного уравнения МКТ ($p = nkT$) следует, что это возможно только при неизменной температуре ($T = \text{const}$), то есть процесс изотермический. Концентрация при этом возрастает, а значит, объём газа $V$ уменьшается.

3) Этап 3–4. Здесь концентрация остаётся неизменной ($n = \text{const}$), что означает постоянство объёма ($V = \text{const}$, изохорный процесс). Давление на графике увеличивается, следовательно, из уравнения Клапейрона–Менделеева ($pV = \nu RT$) получаем, что температура $T$ также растёт.