Термодинамика (нет… — Задание ЕГЭ по физике №00017039

Идея

Концентрация $n=N/V$ — это «сколько молекул на единицу объёма». Так как число молекул $N$ постоянно, по концентрации мы фактически читаем объём: $n$ не меняется → объём постоянен (изохора, $A=0$); $n$ уменьшается → объём растёт (газ расширяется, $A\gt 0$). А судьбу тепла решает первое начало термодинамики $Q=\Delta U+A$, где для одноатомного газа $U=\tfrac{3}{2}\nu RT$.

Шаг 1. Участок 1→2

Здесь концентрация не меняется ($n=\text{const}$), значит объём постоянен — это изохорный процесс, и работа газа $A=0$. По графику давление растёт; из уравнения $p=nkT$ при постоянном $n$ это значит, что растёт температура (закон Шарля), а с ней растёт и внутренняя энергия: $\Delta U\gt 0$. Тогда $Q_{12}=\Delta U+0\gt 0$ — газ получает тепло.

Шаг 2. Участок 2→3

Концентрация уменьшается → объём увеличивается, газ расширяется и совершает положительную работу $A\gt 0$. Давление на этом участке постоянно (изобара), значит по закону Гей-Люссака рост объёма означает рост температуры, и снова $\Delta U\gt 0$. Оба слагаемых положительны: $Q_{23}=\Delta U+A\gt 0$ — газ опять получает тепло.