Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, который изображён на рисунке в переменных U–p, где U — внутренняя энергия газа, p — его давление. Опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики, определите, получает ли газ положительное количество теплоты или отдаёт его в процессах 1–2 и 2–3. Ответ поясните.

Решение:
Рассмотрим процесс 1-2. По графику видно, что внутренняя энергия газа не меняется, , что происходит только в случае изотермического процесса, , тогда, так как давление газа увеличивается, то объём газа должен уменьшаться, следовательно, процесс 1-2 является изотермическим сжатием, а значит, количество теплоты , следовательно, газ отдаёт энергию. Далее перейдём к процессу 2-3. Как видно по графику, внутренняя энергия прямо пропорциональна давлению газа. Воспользуемся формулой , тогда, так как , значит, процесс является изохорным, а так как давление газа растёт, то и температура газа тоже должна расти, следовательно, процесс 2-3 является изохорным нагреванием, а значит, количество теплоты , следовательно, газ получает энергию.