Задание №21 — Внутренняя энергия идеального газа

Решение:
1) На участке 1-2 внутренняя энергия газа постоянна, следовательно ее изменение равно нулю. Используем формулу внутренней энергии:
$U = \frac{3}{2} pV .$
Из формулы видно, что при увеличении давления объем уменьшается в такое же количество раз, то есть процесс 1-2 - изотермический. Так как объем уменьшается, следовательно работа газа - отрицательна. Тогда по первому началу термодинамики:
$Q = \triangle U + A ' .$
Газ будет отдавать тепло, т. к. $\triangle U = 0 ,$ а $A ' < 0 .$

2) Участок 2-3 - это прямая, продолжение которой проходит через начало координат. Из формулы внутренней энергии $U = \frac{3}{2} pV$ видно, что объем газа неизменен, то есть это изохорный процесс, тогда работа газа равна нулю. Из графика также видно, что внутренняя энергия увеличивается, следовательно по первому началу термодинамики:
$Q = \triangle U + A ' .$
Газ будет получать тепло, т. к. $\triangle U > 0 ,$ а $A ' = 0 .$

Ответ: на участке 1-2 газ отдает тепло, а на участке 2-3 получает.

Источник: ФИПИ