Задание 21 ЕГЭ по физике

1) По первому закону термодинамики количество теплоты, которое получает газ, равно сумме изменения его внутренней энергии $\Delta U$ и работы газа A:

$Q=\Delta U+A.$

Концентрация молекул газа:

$n=\dfrac{N}{V}$

Где$N$- число молекул газа;

$V$- его объём.

Для идеального одноатомного газа внутренняя энергия:

$U=\dfrac{3\nu RT}{2}$

Где$\nu$- количество моль газа.

По условию задачи$N = const.$

2) Так как на участке$1–2$концентрация газа не изменяется, то его объём постоянен (изохорный процесс), значит работа газа$A = 0.$В этом процессе давление газа растёт, согласно закону Шарля температура газа также растёт, т.е. его внутренняя энергия увеличивается: $\Delta U>0.$ Значит, $Q>0$ и газ получает тепло.

3) На участке$2–3$концентрация газа уменьшается, значит, его объём увеличивается, и работа газа положительна: $A>0.$ Давление газа постоянно (изобарный процесс), по закону Гей-Люссака температура газа также увеличивается. Поэтому $\Delta U>0.$ По первому закону термодинамики $\Delta Q>0.$ В этом процессе газ получает тепло.

Ответ: газ получает положительное количество теплоты в процессах$1–2$и$2–3$