Термодинамика

1. Верно. Так как процесс 1-2 является изобарным расширением, тогда справедливо выражение $\frac{V}{T}=const$, и так как объём газа в процессе 1-2 увеличивается, то значит и температура тоже растёт, значит и внутренняя энергия $U=\frac{3}{2}\nu RT$, тоже увеличивается.
2. Неверно. Так как процесс 2-3 является изохорным остыванием, следовательно в этом процессе газ не совершает работу.
3. Верно. Так как процесс 3-4 является изобарным сжатием, следовательно справедливо соотношение $\frac{V}{T}=const$, и так как объём газа в процессе 3-4 уменьшается, то значит и температура тоже снижается, значит и внутренняя энергия тоже уменьшается.
4. Верно. Так как процесс 4-1 является изохорным нагревом, то справедливо соотношение $\frac{p}{T}=const$, и так как давление газа в процессе 4-1 увеличивается в 4 раза, то значит и температура тоже увеличивается в 4 раза.
5. Неверно. Вспомним, что работа газа есть площадь под графиком процесс в координатах pV. Таким образом видим, что площадь под графиком 1-2 в 4 раза больше площади под графиком 3-4, следовательно работа, совершенная газом в процессе 1–2, в 4 раза больше работы, совершенной над газом в процессе 3–4.

1. Верно. Так как в процессе DA действительно является изобарным расширением.
2. Верно. Так как процесс DA действительно является изобарным расширением, то так как температура растёт, то работа газа и изменение внутренней энергии положительны, следовательно по первому закону термодинамики газ получает положительное количество теплоты.
3. Неверно. Так как процесс CD является изохорным остыванием.
4. Верно. Так как процесс является изобарным расширением и температура газа растёт.
5. Неверно. Так как процесс ВС является изотермическим сжатием.

1. Верно. Процесс CD действительно является изобарным сжатием, и так как температура уменьшается, следовательно газ совершает отрицательную работу, и внешние силы положительную.
2. Верно. Так как процесс DA является изохорным остыванием, то справедливо соотношение $\frac{p}{T}=const$, следовательно так как температура газа уменьшается, то и давление газа изохорно уменьшается.
3. Неверно. Так как процесс AB является изобарным расширением.
4. Неверно. Так как внутренняя энергия остаётся неизменной только в изотермическом процессе, а процесс ВС является изохорным.
5. Неверно. Так как процесс АВ является изобарным расширением, следовательно работа газа и изменение внутренней энергии положительные, а значит по первом закону термодинамики газ получает некоторое количество теплоты.

1. Неверно. В процессе 3-4 объём аргона уменьшается, при этом давление не изменяется. При изобарном уменьшении объёма температура будет уменьшаться, при этом работа газа не равна 0, и она отрицательная. По первому закону термодинамики $Q= \Delta U + A$ . Внутренняя энергия $U=\frac{3}{2}pV$. Так как работа отрицательная, а внутренняя энергия уменьшается, газ отдаёт теплоту.

В процессе 2-3 объём аргона не изменяется, при этом давление уменьшается. При изохорном уменьшении давления температура будет уменьшаться, при этом работа газа равна 0. По первому закону термодинамики $Q= \Delta U$. Внутренняя энергия $U=\frac{3}{2}pV$. Так как внутренняя энергия уменьшается, газ отдаёт теплоту.

1. Верно. В ходе процесса 3–4 газ сжимается изобарно, объём уменьшается, а значит, уменьшается и температура. При этом изменение внутренней энергии отрицательно, следовательно, внутренняя энергия газа в этом процессе уменьшается.

2. Верно. Работа газа за цикл равна площади фигуры $A = 2p_{0}V_{0}$.

3. Неверно. Найдём отношение максимальной температуры (состояние 2) к минимальной (состояние 4): $$\frac{2p_{0}\cdot 3V_{0}}{T_{2}} = \frac{p_{0}V_{0}}{T_{4}}, \qquad \frac{T_{2}}{T_{4}} = 6.$$

4. Верно. Процесс 4-1 изохорический и сопровождается нагреванием (давление возрастает, температура увеличивается). Работа газа равна нулю, внутренняя энергия увеличивается, газ получает тепло.

1. Неверно. При сжатии аргона в цилиндре объём газа уменьшается, поэтому работа совершается внешними силами над газом.

2. Неверно. Так как поршень может свободно двигаться без трения, он будет перемещаться до тех пор, пока сила давления гелия не сравняется с суммой силы тяжести поршня и силы атмосферного давления, поэтому при медленном нагревании давление аргона остаётся неизменным.

3. Верно. При медленном охлаждении аргона при возможности движения поршня давление газа не меняется, так как оно определяется весом поршня и атмосферным давлением.

4. Верно. Поскольку сила давления аргона равна сумме силы тяжести поршня и силы атмосферного давления, при насыпании песка на поршень его вес возрастает, из-за чего увеличивается сила давления аргона и, следовательно, его давление.

5. Неверно. При медленном повышении температуры аргона в изобарном процессе объём газа увеличивается, так как для постоянного давления рост температуры сопровождается расширением.