Az ábrán látható $p\thinspace \unicode{x2013}\thinspace V$ diagramon ugyanazon héliumgáz három állapotváltozását tüntettük fel:
I. $1\to 2\to 4\to 5\to 7$
II. $1\to 4\to 7$
III. $1\to 3\to 4\to 6\to 7$
A kezdeti állapotban: $V_1=0,01\ \mathrm{m^3}$ $p_1=10^5\ \mathrm{Pa}.$
a) Határozd meg mindhárom állapotváltozás során a gáz által felvett hőt, és állítsd növekvő sorrendbe értékeiket!
Az $\mathrm{I}.$ állapováltozás során $15\ \mathrm{kJ},$ a $\mathrm{II.}$ közben $16\ \mathrm{kJ}$ és a $\mathrm{III.}$ folyamatban $17\ \mathrm{kJ}$ hőmennyiségre van szükség.
$Q_{\mathrm{I}}<Q_{\mathrm{II}}<Q_{\mathrm{III}}$
b) Indokold meg a sorrendet általános törvényekre való hivatkozással, számolások nélkül!
A termodinamika (hőtan) I. főtétele értelmében
$$\Delta U=Q+W$$
$$Q=\Delta U-W$$
A $W$ térfogati munka a gáz tágulása miatt negatív előjelű, így nagysága növeli az állapotváltozás megvalósításához szükséges hőmennyiséget. Az általánosan alkalmazott $p\thinspace \unicode{x2013} \thinspace V$ diagramon a térfogati munka számértékét a függvénygörbe alatti terület számértéke adja. Ez az érték annál nagyobb, minél nagyobb állandó vagy átlag nyomáson valósítottuk meg az adott térfogatváltozást.
c) Tervezz olyan folyamatot az $1.$ állapot és a $7.$ állapot között, amely során kisebb a hőfelvétel, mint az előzőekben vizsgált folyamatok mindegyikében!
(Kopcsa József, Debrecen)
$1\to 2\to 2'\to 7$