Задание №10 — Первое начало термодинамики

Решение:

Первое начало термодинамики: $Q = \Delta U + A$. Неон одноатомный, поэтому $U = \frac{3}{2}\nu R T$.

Процесс 1–2 (график А). В координатах $p$–$V$ отрезок вертикален: $V = \text{const}$, давление растёт. Работа газа $A = 0$. Так как $T = \frac{pV}{\nu R}$, при постоянном объёме рост давления означает рост температуры, то есть $\Delta U \gt 0$. Тогда $Q = \Delta U \gt 0$: газ получает теплоту, при этом его внутренняя энергия увеличивается — утверждение 2.

Процесс 3–4 (график Б). В координатах $p$–$T$ отрезок горизонтален: $p = \text{const}$, температура убывает от состояния 3 к состоянию 4. Процесс изобарный, $V = \frac{\nu R T}{p}$, поэтому объём уменьшается и работа газа $A = p\,\Delta V \lt 0$ — работу совершают над газом. Кроме того $\Delta U = \frac{3}{2}\nu R\,\Delta T \lt 0$. Тогда $Q = \Delta U + A \lt 0$: газ отдаёт теплоту — утверждение 4.

Ответ: 24