Качественная задача

Так как газ разреженный, то к нему применима моделью идеального газа.
Рассмотрим процесс 1-2. Как видно из графика давление газа не меняется, следовательно процесс является изобарным, следовательно выполняется соотношение $\frac{V}{T}=const$, и так как температура увеличивается, то и объём газа должен увеличится. Согласно формуле $U=\frac{3}{2}\nu RT$ так как температура увеличивается, то и внутренняя энергия увеличится.
Перейдём к процессу 2-3. Как видно по графику температура газа не меняется, следовательно процесс является изотермическим, следовательно выполняется соотношение $pV=const$, и так как давление газа увеличивается, то объём газа должен уменьшатся. Согласно формуле $U=\frac{3}{2}\nu RT$ так как температура газа не менялась, то внутренняя энергия не изменится.
И рассмотрим последний процесс 3-4. Как видно по графику процесс 3-4 прямая, значит в этом процессе температура газа прямопрапорциональна давлению $\frac{p}{T}=const$, следовательно процесс является изохорным, т.е. объём газа не изменится. Согласно формуле $U=\frac{3}{2}\nu RT$ так как температура увеличивается, то и внутренняя энергия увеличится.

Для начала разберёмся в каждом процессе отдельно. Рассмотрим процесс 1-2. Видим что график этого процесс прямая, значит концентрация газа прямо пропорциональна его давлению. Вспомним закон Авогадро $p=nkT$ и так как $p$ и $n$ прямо пропорциональны, то $kT=const\Rightarrow T=const$, следовательно процесс 1-2 изотермический и так как давление газа растёт, то объём должен уменьшаться, следовательно процесс 1-2 это изотермическое сжатие.
Далее рассмотрим процесс 2-3, как видно из графика концентрация $n=const$, следовательно согласно формуле $n=\frac{N}{V}$, где $N$– число молекул газа, следует что объём газа не меняется, следовательно процесс является изохорным, значит справедливо соотношение $\frac{p}{T}=const$, значит, так как давление газа в процессе 2-3 росло, то и температура газа росла, таким образом процесс 2-3 это изохорное нагревание.
Изобразим полученные зависимости на графике:

Рассмотрим процесс 1-2. Как видно из графика температура в процессе остаётся неизменной, следовательно процесс является изотермическим, значит справедливо соотношение $pV=const$, и так как объём газа уменьшается, то давление должно увеличиватся.
Теперь рассмотрим процесс 2-3. Как видно из графика объём газа прямопрапорционален температуре, т.е. $\frac{V}{T}=const$, следовательно процесс является изобарным, значит давление газа остаётся неизменным.
В конце рассмотрим процесс 3-4. Как видно по графику объём газа остается неизменным, следовательно справедливо соотношение $\frac{p}{T}=const$, и так как температура газа растёт, то давление газа тоже должно расти.

Рассмотрим процесс 1-2. Как видно из графика давление прямопрапорционально температуре, следовательно справедливо соотношение $\frac{p}{T}=const$, следовательно процесс 1-2 является изохорным, следовательно объём газа остаётся неизменным. И так как температура в ходе этого процесс растёт, и внутреннюю энергию можно вычислить по формуле $U=\frac{3}{2}\nu RT$, то внутренняя энергия тоже увеличивается.
Теперь рассмотрим процесс 2-3. Как видно из графика давление газа остаётся неизменным, значит процесс является изобарным, а значит справедливо соотношение $\frac{V}{T}=const$, и так как температура газа растёт, то и объём газа тоже увеличивается. И так как температура в ходе этого процесс растёт, и внутреннюю энергию можно вычислить по формуле $U=\frac{3}{2}\nu RT$, следовательно внутренняя энергия увеличивается.
В конце рассмотрим процесс 3-4. Как видно из графика температура остаётся неизменной, то есть процесс является изотермическим, следовательно справедливо соотношение $pV=const$, и так как давление растёт, то объём газа должен уменьшится. И так как температура в ходе этого процесс не меняется, и внутреннюю энергию можно вычислить по формуле $U=\frac{3}{2}\nu RT$, следовательно внутренняя энергия не изменится.

Рассмотрим положение ключа №1. Тогда в цепь будет включен только нижний источник тока, поэтому ток проходит против часовой стрелки при обходе контура. Через диод будет идти прямой ток, следовательно его сопротивление будет очень мало и ток пройдёт через него, а не через соседний резистор и лампу. Так же в цепь будет подключен нижний резистор. Таким образом, имеем эквивалентную схему:

Так как через лампу не идёт ток, то она гореть не будет. Тогда общее сопротивление цепи составит $R_\text{общ}=R$ и мощность выделяемая на цепи составит $P_1=\frac{\xi^2}{R_\text{общ}}=\frac{\xi^2}{R}$.
Теперь рассмотрим положение ключа №2. Тогда в цепь будет включен только верхний источник тока, поэтому ток проходит по часовой стрелке при обходе контура. Диод в данном случае будет включен в противоток, следовательно его сопротивление будет огромны, и ток пройдёт через лампу и верхний резистор. Помимо этого ток пройдёт через нижний резистор. Таким образом, имеем эквивалентную схему:

Так как через лампу идёт ток, то она будет гореть. Тогда общее сопротивление цепи составит $R_\text{общ}=R+R+R=3R$ и мощность выделяемая на цепи составит $P_2=\frac{\xi^2}{R_\text{общ}}=\frac{\xi^2}{3R}$.
Таким образом видим что при переключении ключа из положения 1 в 2 мощность тока уменьшится в 3 раза.