В вертикальном цилиндре под массивным поршнем находится 1 моль гелия. Поршень может перемещаться в сосуде без трения. Атмосферное давление считать постоянным. Масса гелия в сосуде не изменяется. Считать, что поршень всё время остаётся в сосуде. Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие изменение состояния гелия. 1) При медленном повышении температуры гелия его давление монотонно увеличивается. 2) Если на поршень насыпать некоторое количество песка, то после установления равновесия в системе давление гелия будет меньше его первоначального давления. 3) При медленном понижении температуры гелия сила давления гелия на поршень не изменяется. 4) В начальный момент времени давление гелия на стенки сосуда больше атмосферного давления. 5) При медленном изотермическом сжатии гелия его внутренняя энергия монотонно уменьшается.

Рассмотрим каждое утверждение. 1) При медленном повышении температуры гелия его давление монотонно увеличивается. Так как поршень может перемещаться без трения и атмосферное давление постоянно, то давление гелия в сосуде остается постоянным. Утверждение неверно. 2) Если на поршень насыпать некоторое количество песка, то после установления равновесия в системе давление гелия будет меньше его первоначального давления. Давление гелия равно сумме атмосферного давления и давления, создаваемого поршнем. При добавлении песка давление на поршень увеличивается, следовательно, давление гелия увеличится. Утверждение неверно. 3) При медленном понижении температуры гелия сила давления гелия на поршень не изменяется. Давление гелия в сосуде постоянно, так как атмосферное давление постоянно и поршень может перемещаться без трения. Сила давления гелия на поршень также не изменяется, так как сила равна произведению давления на площадь поршня. Утверждение верно. 4) В начальный момент времени давление гелия на стенки сосуда больше атмосферного давления. Давление гелия равно сумме атмосферного давления и давления, создаваемого поршнем. Следовательно, давление гелия на стенки сосуда равно атмосферному давлению плюс давление, создаваемое поршнем. Утверждение неверно. 5) При медленном изотермическом сжатии гелия его внутренняя энергия монотонно уменьшается. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры. При изотермическом процессе температура постоянна, следовательно, внутренняя энергия гелия не изменяется. Утверждение неверно. Таким образом, верным является только утверждение 3. Ответ: 3