$\mathbf{a})$

Naszym zadaniem jest określenie, dla każdej z przemian, czy następował przepływ ciepła. Przeanalizujmy wykres każdej z przemian:

▶ Przemiana $A-B$ jest przemianą izochoryczną, ponieważ występuje przy stałej objętości. W tej przemianie gaz zmniejsza swoje ciśnienie, wówczas gaz oddaje ciepło do otoczenia.

▶ W treści zadania wiemy, że jedna z przemian jest izotermiczna, a jedna adiabatyczna. Wykres przemiany $E-A$ jest bardziej stromy, niż przemiany $B-C$, zatem przemiana $B-C$ jest przemianą izotermiczną. Podczas przemiany $B-C$ gaz zwiększa swoją objętość, zatem musi pobrać ciepło z otoczenia.

▶ Przemiana $C-D$ jest przemianą izochoryczną. Podobnie jak w przemianie $A-B$ gaz zmniejsza swoje ciśnienie przy stałej objętości, wówczas musi oddawać ciepło do otoczenia.

▶ Przemiana $D-E$ jest przemianą izobaryczną, ponieważ występuje przy stałym ciśnieniu. Gaz w tej przemianie zwiększa swoje ciśnienie, zatem pobiera ciepło z otoczenia.

▶ Określiliśmy, że przemiana $E-A$ jest przemianą adiabatyczną. w przemianie adiabatycznej gaz nie wymienia ciepła z otoczeniem. 

 

$\mathbf{b})$

Naszym zadaniem jest określenie, dla każdej przemiany, czy była wykonywana praca. Przeanalizujmy każdą z przemian:

▶ W przemianie izochorycznej praca nie jest wykonywana. Wówczas w przemianie $A-B$ nie została wykonana praca.

▶ W przemianie $B-C$ gaz zwiększał swoją objętość, wówczas gaz musiał wykonać pracę.

▶ Przemiana $C-D$ również jest przemianą izochoryczną, praca nie została wykonana w tej przemianie.

▶ W przemianie $D-E$ gaz zwiększał swoją objętość, zatem gaz wykonywał pracę.

▶ Gaz w przemianie $E-A$ ulega sprężaniu, zatem siły zewnętrzne musiały wykonać pracę nad gazem.

 

$\mathbf{c})$

Naszym zadaniem jest określenie, dla każdej z przemian, czy zmienia się energia wewnętrzna gazu. Przeanalizujmy każdą z przemian:

▶ W przemianie $A-B$ gaz oddaje ciepło, zatem maleje jego temperatura. Zmiana energii wewnętrznej gazu jest wprost proporcjonalna do zmiany temperatury gazu. Zatem w przemianie $A-B$ energia wewnętrzna również musi maleć.

▶ W przemianie $B-C$ temperatura gazu się nie zmienia, zatem energia wewnętrzna gazu również nie ulega zmianie.

▶ Energia wewnętrzna w przemianie $C-D$ maleje analogicznie do przemiany $A-B$.

▶ Temperatura w przemianie $D-E$ rośnie, zatem rośnie energia wewnętrzna gazu.

▶ W przemianie adiabatycznej $E-A$ cała praca włożona podnosi temperaturę gazu, wówczas energia wewnętrzna gazu rośnie.