Термодинамика — Задание 24 ЕГЭ по физике №00015745

Идея

Зеркальная задача к предыдущей: теперь известно тепло, а ищем работу. Аргон одноатомный, $U=\tfrac{3}{2}\nu R T$. Сначала найдём конечную температуру.

Шаг 1. Конечная температура

Из закона $pV^2=\text{const}$: $p_1V_1^2=p_2V_2^2$. Давление упало в 4 раза ($p_2=p_1/4$), значит $V_2^2=4V_1^2$, то есть $V_2=2V_1$. Тогда $T_2=\dfrac{p_2V_2}{p_1V_1}T_1=\dfrac{1}{2}T_1=300$ К.

Шаг 2. Внутренняя энергия

$\Delta U=\tfrac{3}{2}\nu R(T_2-T_1)=\tfrac{3}{2}\cdot 1\cdot 8{,}31\cdot(300-600)\approx -3740$ Дж, то есть $|\Delta U|\approx 3740$ Дж.

Шаг 3. Первый закон и работа

Убыль внутренней энергии пошла на работу газа и на отданное тепло: $|\Delta U|=A+Q_{\text{отд}}$. Отсюда $A=|\Delta U|-Q_{\text{отд}}=3740-1247\approx 2493$ Дж.