Циклы и Тепловые… — Задание 9 ЕГЭ по физике №00028629

Перед нами цикл $A\to B\to C\to D\to A$ в осях $p$–$T$: $A\to B$ и $C\to D$ идут по прямым через начало координат (изохоры), а $B\to C$ и $D\to A$ — вертикальные отрезки (изотермы).

На $A\to B$ объём не меняется, температура и давление растут — газ получает положительное количество теплоты, всё оно идёт на рост внутренней энергии, так как работа на изохоре равна нулю.

На $B\to C$ температура постоянна (изотерма), а давление падает — объём растёт. Раз температура не меняется, внутренняя энергия идеального газа тоже не меняется: $\Delta U=0$. Утверждение 3 говорит именно об этом — оно верно.

На $C\to D$ газ лежит на второй изохоре — объём постоянен на всём участке, поэтому работа газа здесь строго равна нулю. Утверждение 4 верно.

На $D\to A$ снова изотерма: температура постоянна, а давление растёт, значит, по закону Бойля–Мариотта объём уменьшается — это сжатие, а не расширение, поэтому утверждение 5 неверно.

Проверим оставшиеся два утверждения. Утверждение 2 говорит, что на $A\to B$ газ отдаёт положительное тепло — но мы уже выяснили, что на этом изохорном нагреве газ, наоборот, получает тепло (температура растёт, значит, внутренняя энергия растёт, а раз работа нулевая — растёт и подведённая теплота). Утверждение 2 неверно. И утверждение 1 про нулевую работу газа за весь цикл: как и в похожих задачах этой серии, объём на изотермическом расширении $B\to C$ растёт заметно больше, чем потом падает при более низком давлении, и в координатах $p$–$V$ цикл обходится по часовой стрелке — суммарная работа газа за цикл положительна, а не равна нулю. Утверждение 1 неверно.