Решение: Первый закон термодинамики
На $pV$-диаграмме показан процесс изменения состояния 3 моль идеального одноатомного газа. Внешние силы совершили работу, равную $5$ кДж. Какое количество теплоты газ отдал в этом процессе?
pV-диаграмма процесса от состояния 1 к состоянию 2. Саму картинку ещё готовим — у остальных задач темы она на месте.
Решение по шагам
4 шагаПо диаграмме процесс идёт из состояния 1 в состояние 2. Для одноатомного идеального газа изменение внутренней энергии определяется изменением величины $pV$.
$$\Delta U = \frac{3}{2}(p_2V_2-p_1V_1)$$Из диаграммы: $p_1=p_0$, $V_1=4V_0$, $p_2=4p_0$, $V_2=V_0$. Поэтому произведения $pV$ в обоих состояниях равны.
$$p_1V_1=4p_0V_0,\quad p_2V_2=4p_0V_0,\quad \Delta U=0$$Внешние силы совершили над газом работу $5$ кДж, значит работа газа равна $A=-5$ кДж. По первому закону термодинамики $Q=\Delta U+A$.
$$Q=0-5=-5\ \text{кДж}$$Отрицательное значение теплоты означает, что газ отдал $5$ кДж теплоты.
Где здесь ошибаются
Считать работу внешних сил положительной работой газа.
Забыть, что при одинаковых значениях $pV$ изменение внутренней энергии равно нулю.
Записать ответ со знаком минус, хотя спрашивается количество отданной теплоты.