Запишемо дані для двох ділянок, згідно графіку:

   1-2: p₁ = 60 кПа = 60 * 10³ Па, p₂ = 20 кПа = 20 * 10³ Па

          V₁ = V₂ = 30л = 30 * 10⁻³ м³

   2-3: p₁ = p₂ = 20 кПа = 20 * 10³ Па

          V₁ = 30л = 30 * 10⁻³ м³, V₂ = 90л = 90 *  10⁻³ м³

При вирішуванні задачі основною формулою буде 1 закон термодинаміки:

Q = ΔU + A, де Q - кількість теплоти, яку отримала або віддала система, що йде на зміну її внутрішньої енергії ΔU та виконанням ситеми роботи A.

Розглянемо ділянку 1-2:

• за сталого об'єму V = const тиск газу зменшується.
• пригадаємо, що за ізохорного процесу газ не виконує роботи, оскільки V = const.
• 1 закон термодинаміки набуває вигляду:

Q = ΔU

Внутрішню енергію ідеального одноатомного газу обчислюють за формулою:

ΔU = 3/2vRΔT, де ΔU - зміна внутрішньої енергії, v - кількість речовини, R - універсальна газова стала (=8.31 Дж/моль * К), ΔT - зміна температури.

За рівняння Менделєєва-Клапейрона:

pV = vRΔT, тому формула для внутрішньої енергії набуває вигляду:

ΔU = 3/2pΔV

ΔU = 3/2 * (p₂V - p₁V)

ΔU = 3/2 * 30 * 10⁻³ * 10³(20  - 60)

ΔU = 3/2 * 30 * (-40)

-ΔU = 1800 Дж

Отже:

Q = -1800 Дж (газ віддав 1800 Дж)

Розглянемо ділянку 2-3:

• за сталого тиску р = const збільшується об'єм газу
• для ізобарного процесу роботу обчислюємо за формулою:

A = pΔV, тому і 1 закон термодинаміки має той самий вигляд:

Q = 3/2pΔV + pΔV = pΔV(3/2 + 1) = 2.5pΔV

Q = 2.5 * 20 * 10³ * 10⁻³(90 - 30) = 2.5 * 20 * 60 =  3000 Дж - газ отримав 3000 Дж теплоти

Відповідь: 1-2: Q =  -1800 Дж (газ віддав 1800 Дж теплоти)

                 2-3: Q = 3000 Дж  (газ отримав 3000 Дж теплоти)