Здравствуйте, Валерий!
Еще один вариант решения, без вычисления работы и тепла на отдельных участках процесса.
Объем газа в точке 1 равен V
0. Обозначим давление и температуру в этой точке p
0 и T
0.
Заполним таблицу давления, объема и температуры в точках 1, 2, 3, 4.
Значения в колонках p, V получаются непосредственно из графика.
Температура вычисляется с учетом уравнения состояния для моля идеального газа pV = RT,
перемножением соответствующих коэффициентов в колонках p, V.
[table]
[row][col]Точка [/col][col] P [/col][col] V [/col][col] T [/col][/row]
[row][col] 1 [/col][col] p
0 [/col][col] V
0 [/col][col] T
0 [/col][/row]
[row][col] 2 [/col][col] p
0 [/col][col] 3V
0 [/col][col] 3T
0 [/col][/row]
[row][col] 3 [/col][col] 2p
0/3 [/col][col] 2V
0 [/col][col] 4T
0/3 [/col][/row]
[row][col] 4 [/col][col] 2p
0/3 [/col][col] 4V
0 [/col][col] 8T
0/3 [/col][/row]
[/table]
Для одного моля гелия U = (3/2)RT, так как гелий - адноатомный газ.
Изменение внутренней энергии [$916$]U в процессе 1-2-3-4 равно разности значений U в точках 4 и 1:
[$916$]U = (3/2)R(8/3)T
0 - (3/2)RT
0 = (5/2)RT
0.
Работа A в процессе 1-2-3-4 равна площади заштрихованной на рисунке фигуры, и может быть посчитана
как сумма площадей двух прямоугольников и треугольника:
A = p
0V
0 + (1/2)*(1/3)P
0*V
0 + (2/3)p
0*2V
0 = (5/2)p
0V
0 = (5/2)RT
0.
Поглощенное в процессе тепло равно
Q = [$916$]U + A = 5RT
0.
Из таблицы видно что температура минимальна в точке 1, поэтому, в соответствии с условием задачи, T
0 = 200 K,
и Q = 8310 Дж.