Термодинамика (нет… — Задание ЕГЭ по физике №00017040

Идея

Внутренняя энергия одноатомного газа $U=\tfrac{3}{2}\nu RT$ зависит только от температуры — поэтому ось $U$ по сути это ось температуры. Если $U$ не меняется, то и $T$ не меняется (изотерма); если $U$ растёт — газ нагревается. Знак тепла даёт первое начало $Q=\Delta U+A$, а знак работы найдём через объём из уравнения состояния $pV=\nu RT$.

Шаг 1. Участок 1→2

Здесь внутренняя энергия постоянна ($\Delta U=0$), значит температура не меняется — это изотерма. Тогда первое начало даёт $Q_{12}=\Delta U+A=A$. По графику давление падает; при $T=\text{const}$ по закону Бойля–Мариотта $pV=\text{const}$ это означает рост объёма, то есть газ расширяется и $A\gt 0$. Следовательно, $Q_{12}=A\gt 0$ — газ получает тепло.

Шаг 2. Участок 2→3

Давление постоянно (изобара), а внутренняя энергия растёт ($\Delta U\gt 0$), значит температура повышается. По закону Гей-Люссака при $p=\text{const}$ рост температуры даёт рост объёма, поэтому газ расширяется и $A\gt 0$. Оба слагаемых положительны: $Q_{23}=\Delta U+A\gt 0$ — газ снова получает тепло.