Качественная задача

Для начал определимся с процессом 1-2. Как видно из графика объём газа остаётся постоянным, а увеличивается только его давление и следовательно температура, таким образом процесс 1-2 является изохорным нагреванием, и так как температура газа увеличилась, то значит и его внутренняя энергия растёт, а так как процесс изохорный, то работа газа равна нулю, следовательно количество теплоты $Q=\Delta U+A>0$, следовательно газ получает теплоту.
В процесс 2-3 не является никаким изо-процессом, но для него справедливо соотношение $p=\alpha V$. Так как количество вещества не изменилось, следовательно тогда справедливо уравнение:
$$\frac{p_2V_2}{T_2}=\frac{p_3V_3}{T_3}\Rightarrow\frac{\alpha V_2^2}{T_2}=\frac{\alpha V_3^2}{T_3}\Rightarrow\frac{V_2^2}{T_2}=\frac{V_3^2}{T_3}$$ Исходя их полученного соотношения делаем вывод, что при увеличении объема температура газа также увеличивается. Тогда можно сделать следующие выводы, при расширении работа, совершенная газом, положительна и при нагревании внутренняя энергия газа увеличивается. Тогда по первому закону термодинамики количество теплоты в данном процессе положительное $Q=\Delta U+A>0$, следовательно газ теплоту получает.

Для решения задачи обратимся к каждому процессу на графике отдельно. Так в процессе 1-2 видим, что внутренняя энергия газа не изменяется, а его давление увеличивается и тогда так как внутренняя энергия одноатомного газа определяется формулой $\Delta U=\frac{3}{2}\nu R\Delta T$, то следовательно температура газа остаётся постоянной, а значит процесс является изотермическим. Тогда по закону Бойля-Мариотта $pV=const$, а значит так как давление газа увеличивается, то его объём должен уменьшаться, следовательно происходит изотермическое сжатие, т. е. газ совершает отрицательную работу. Тогда по первому закону термодинамики $Q=\Delta U+A$ делаем вывод, что количество теплоты, передаваемое газу в данном процессе отрицательное.
Далее рассмотрим процесс 2-3 в котором, как видно из графика внутренняя энергия газа зависит от давления прямо пропорционально, и воспользовавшись формулой для нахождения внутренней энергии и уравнением состояния идеального газа $U=\frac{3}{2}pV$, видим, что для выполнения тождества объём газа должен быть неизменным, а значит процесс является изохорным. Тогда справедливы два утверждения, а именно первое – работа газа в процессе 2-3 равна нулю, и второе – справедливо соотношение $\frac{p}{T}=const$, а так как деление увеличивается, то следовательно температура тоже растёт. Тогда по первому закону термодинамики $Q=\Delta U+A$ делаем вывод, что газ в данном процессе получает положительное количество теплоты.

Рассмотрим процесс 1-2. Про графику видно, что внутренняя энергия газа не меняться $U=const$, что происходит только случае изотермического процесса $U=\frac{3}{2}\nu RT=const\Rightarrow T=const$, тогда так как давление газа увеличиваться, то объём газа должен уменьшаться, следовательно процесс 1-2 является изотермическим сжатием, а значит количество теплоты $Q<0$, следовательно газ отдаёт энергию.
Далее перейдём к процессу 2-3. Как видно по графику внутренняя энергия прямопрапорциональна давлению газа. Воспользуемся формулой $U=\frac{3}{2}pV$, тогда так как $\frac{U}{p}=const\Rightarrow V=const$, значит процесс является изохорным, а так как давление газа растёт, то и температура газа тоже должна расти, следовательно процесс 2-3 является изохорным нагреванием, а значит количество теплоты $Q>0$, следовательно газ получает энергию.

Перейдём к поэтапному разбору.

1. Так как магнит создаёт магнитное поле, то на проводник с током будет действовать сила Ампера. Рассмотрим сечение рамки в исходном положении. Так в начальном положении ток в левом звене будет направлен к нам, а в правом от нас. Тогда сила Ампера, действующая на правое звено $F_{A2}$ будет направлена вверх, а на левое $F_{A1}$ вниз.

1. Эти силы будут создавать общий момент силы Ампера $M=M_{A1}+M_{A2}$, который приведёт рамку во вращательно движение по часовой стрелке.
2. Вспомним, что сила ампера зависит от угла $\alpha{}$ между веркторм магнитной идукциии и проводником $F_A=BIl\sin{\alpha}$. И так как рамка вращается по часовой стрелке, то этот угол будет уменьшаться от $90^\circ$ до $0^\circ$, значит модуль каждой силы ампера будет уменьшаться.
3. В момент когда угол $\alpha=90^\circ$ рамка остановиться, т.е. рамка устанавливается перпендикулярно оси магнита так, что контакт «+» оказывается внизу. И малейших колебаниях рамки силы Ампера будут удерживать ей в этом положении.

Рассмотрим сопротивление цепи в двух случаях. В первый случай, когда ключ К замкнут, тогда резисторы будут соединены параллельно, а значит их сопротивление можно найти по формуле: $$R=\left(\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}\right)^{-1}=\left(\frac{1}{2}+\frac{1}{3}\right)^{-1}=1.2\,\text{Ом}$$ В втором случае, когда ключ К разомкнут, $R=R_1=3\,\text{Ом}$. Таким образом общее сопротивление цепи при размыкании ключа увеличится.
Теперь перейдём к силе тока. По закону Ома сила ток, который измеряет Амперметр составит $I=\frac{\xi}{r+R}$, тогда так как общее сопротивление цепи при размыкании ключа увеличилось, то сила тока в цепи уменьшится, а значит показания амперметра станут меньше.
В конечном итоге рассмотрим напряжение на зажимах батарейки $U=\xi-Ir$. Тогда при неизменных параметрах источника тока и уменьшении силы тока в цепи напряжение на его зажимах увеличится.