ЕГЭ 2024. Физика. Отличный результат. Термодинамика. Задача 10.11

[Александр Сакович]

10.11 (13.13). На рисунке изображена диаграмма четырёх последовательных изменений состояния 2 моль идеального газа. Какие процессы связаны с наименьшими положительными значениями работы газа и работы внешних сил?

Установите соответствие между такими процессами и номерами процессов на диаграмме. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Ответ: ____.

Источники:
1. ЕГЭ. Физика. Отличный результат / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2022. — 736 с. — (ЕГЭ. ФИПИ — школе).
2. ЕГЭ. Физика. Отличный результат / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2024. — 496 с. — (ЕГЭ. Отличный результат. Учебная книга).

[Александр Сакович]

Анализ условия. 1) По условию количество вещества ν = 2 моль газа в процессах постоянно, газ одноатомный.
2) Объем V газа уменьшается в процессах 1 и 2.
3) Объем V газа увеличивается в процессах 3 и 4.

Теория. 1) Работа A газа равна площади фигуры под графиком в осях p-V.
2) Работа A газа положительна, если газ расширяется, т.е. объем V газа увеличивается; работа A газа отрицательна, если газ сжимают, т.е. объем V газа уменьшается.
3) Работа A´ над газом положительна, если газ сжимают, т.е. объем V газа уменьшается; работа A´ над газом отрицательна, если газ расширяется, т.е. объем V газа увеличивается.

Решение. К каждому процессу из первого столбца таблицы определим номер процесса из второго столбца.
А) Работа газа положительна и минимальна.
Работа A газа положительна, если объем V газа увеличивается. Объем V газа увеличивается в процессах 3 и 4 (см. анализ условия пункт 3). Из этих процессов наименьшая площадь под графиком будет в процессе 3, поэтому здесь работа газа будет положительной и минимальной.
Это соответствует процессу № 3.

Б) Работа внешних сил положительна и минимальна.
Работа A´ над газом положительна, если объем V газа уменьшается. Объем V газа уменьшается в процессах 1 и 2 (см. анализ условия пункт 2). Из этих процессов наименьшая площадь под графиком будет в процессе 1, поэтому здесь работа над газом будет положительной и минимальной.
Это соответствует процессу № 1.
Ответ: 31.