Термодинамика — Задание 23 ЕГЭ по физике №00017557

Дано

$A=5$ кДж (работа газа)
С графика: точки $1$ и $2$ лежат на одной горизонтали $T=300$ К (давление падает с $4\cdot10^5$ до $1\cdot10^5$ Па)
Найти: количество теплоты $Q - ?$

Идея

Сначала разберёмся, что за процесс на рисунке. Обе точки, $1$ и $2$, стоят на одной высоте — при одной и той же температуре $T=300$ К. Значит температура газа не меняется: это изотермический процесс. Стрелка идёт от $1$ к $2$ (давление уменьшается) — газ при этом расширяется и совершает положительную работу.

Главный момент: у идеального газа внутренняя энергия зависит только от температуры. Температура постоянна, поэтому внутренняя энергия не меняется: $\Delta U=0$.

Запишем первый закон термодинамики:

$Q=\Delta U+A$.

Так как $\Delta U=0$, вся подведённая теплота целиком превращается в работу газа:

$Q=A=5$ кДж.

(То, что газ одноатомный, здесь не важно: при изотерме $\Delta U=0$ независимо от числа атомов.)