Циклы и Тепловые… — Задание 9 ЕГЭ по физике №00025721

На графике в осях $V$–$T$ изображён цикл $A\to B\to C\to D\to A$. Отрезок $A\to D$ вертикален (постоянная температура) — изотерма. Пунктирная линия из начала координат проходит через $A$ и продолжается сплошной до $B$ — это изобара, объём и температура растут. Отрезок $B\to C$ горизонтален (постоянный объём) — изохора, температура растёт. Отрезок $C\to D$ идёт по второй изобаре (более пологой пунктирной линии) обратно к $D$ — давление постоянно, а объём и температура падают.

Утверждение 1: газ за цикл совершает работу, равную нулю. Цикл имеет реальную площадь на $pV$-диаграмме (объём и давление меняются по разным законам на разных участках, замыкая непустую фигуру), поэтому суммарная работа за полный цикл не равна нулю. Неверно.

Утверждение 2: на $A\to B$ давление постоянно (верно, это изобара), но при этом внешние силы совершают положительную работу. На самом деле на $A\to B$ объём РАСТЁТ (это видно из построения) — значит, это расширение, и положительную работу совершает сам газ, а не внешние силы над ним. Неверно.

Утверждение 3: на $B\to C$ газ отдаёт положительное тепло. Но на изохоре $B\to C$ температура растёт (значит, растёт и внутренняя энергия), а работа равна нулю — по первому закону $Q=\Delta U\gt0$, то есть газ, наоборот, получает тепло, а не отдаёт. Неверно.

Утверждение 4: на $C\to D$ внутренняя энергия газа уменьшается. На этой изобаре температура падает (переход от $C$ к $D$ идёт в сторону меньших объёмов и меньших температур), значит, внутренняя энергия одноатомного газа действительно уменьшается. Верно.

Утверждение 5: на $D\to A$ давление газа изотермически уменьшается. Участок и правда изотермический (постоянная температура), а объём при переходе от $D$ к $A$ растёт — по закону Бойля–Мариотта рост объёма при постоянной температуре означает падение давления. Верно.