.02 Термодинамика

1)
Внутренняя энергия газа зависит от его температуры:

где — количество вещества газа, — универсальная газовая постоянная.
Мысленно проведем изотермы , , и . Изотерма лежит ”выше” изотермы . Следовательно, температура газа в состоянии 2 не минимальна:

2)
Процесс 3-4 является изохорным (так как ). Запишем первый закон термодинамики для изохорного процесса:

По рисунку видно, что изотерма лежит ”ниже” изотермы . Следовательно, температура газа уменьшается: . Значит, изменение внутренней энергии отрицательно, и газ не получает положительное количество теплоты, а отдает его.

3)
Пусть деление клетки по горизонтали , а по вертикали .
Исходя из обобщенного газового закона, найдем, как соотносится температура с температурой :

4)
Работу газа можно вычислить как площадь под графиком процесса (процесс 2-3 — как площадь прямоугольника, процесс 1-2 — как площадь трапеции).

Найдем отношение этих работ: 5)
По графику видно, что объем газа в процессе 3-4 постоянен. Следовательно, работа газа равна нулю. Следовательно, и работа внешних сил равна нулю: