Термодинамическая… — Задание 8 ЕГЭ по физике №00019434

Идея

На диаграмме в осях $T$–$p$ участок $1{-}2$ — вертикальный отрезок: давление $p$ не меняется, значит процесс $1{-}2$ изобарный. Для изобарного процесса связываем работу и теплоту через первое начало термодинамики, а для одноатомного газа используем, что изменение внутренней энергии $\Delta U=\tfrac{3}{2}\nu R\Delta T$, тогда как работа газа $A_{\text{газ}}=p\Delta V=\nu R\Delta T$.

Считаем

Первое начало термодинамики для процесса $1{-}2$:

$$Q=\Delta U+A_{\text{газ}}=\frac{3}{2}\nu R\Delta T+\nu R\Delta T=\frac{5}{2}\,\nu R\Delta T=\frac{5}{2}\,A_{\text{газ}}.$$

Отсюда работа самого газа $A_{\text{газ}}=\dfrac{2}{5}\,Q$. Газ отдаёт тепло, значит он охлаждается и сжимается изобарно, а внешние силы совершают над ним положительную работу $A_{\text{внеш}}=-A_{\text{газ}}$. По модулю:

$$|A_{\text{внеш}}|=\frac{2}{5}\,|Q|=\frac{2}{5}\cdot 20\ \text{кДж}=8\ \text{кДж}.$$

Внешние силы совершают над газом работу $8\ \text{кДж}$.