Răspuns:
Pentru a rezolva această problemă, putem folosi prima lege a termodinamicii, care afirmă că schimbarea de energie internă a unui sistem este egală cu căldura furnizată sistemului minus munca efectuată de sistem asupra mediului extern. Pentru o transformare izobară (la presiune constantă), munca este egală cu presiunea înmulțită cu schimbarea volumului. Pentru o transformare izocoră (la volum constant), munca este zero, deoarece volumul nu se schimbă.
Știm că căldura totală schimbată de gaz este Q = 5000 J. Pentru a reveni la temperatura inițială printr-o transformare izocoră, schimbarea de energie internă va fi egală cu zero (deoarece energia internă depinde doar de temperatura în cazul unui gaz ideal). Deci, căldura schimbată în prima transformare (izobară) va fi egală cu căldura schimbată în a doua transformare (izocoră).
Acum, vom verifica opțiunile date:
A) Volumul gazului a revenit la valoarea inițială - Corect, deoarece a doua transformare este izocoră, volumul rămâne constant.
B) Volumul gazului a crescut de aproximativ 3 ori - Incorect, deoarece nu există informații care să ne permită să calculăm de câte ori a crescut volumul.
C) Volumul gazului a scăzut de aproximativ 3 ori - Incorect, deoarece nu există informații care să ne permită să calculăm de câte ori a scăzut volumul.
D) Volumul gazului a crescut de aproximativ 1,5 ori - Incorect, deoarece nu avem informații pentru a confirma acest lucru.
E) Volumul gazului a scăzut de 4 ori - Incorect, deoarece nu avem informații pentru a confirma acest lucru.
Răspunsul corect este A) Volumul gazului a revenit la valoarea inițială.