Một lượng khí lí tưởng xác định thực hiện quá trình biến đổi từ trạng thái (1) đến trạng thái (2) theo ba con đường biến đổi khác nhau (a, b, c) trên hệ tọa độ \((p - V)\) như hình bên. Trong

Từ đồ thị, ta có:

Trạng thái (1): \({V_1} = {V_0}\), \({p_1} = {p_0}\).

Trạng thái (2): \({V_2} = 4{V_0}\), \({p_2} = \frac{{{p_0}}}{3}\).

Với khí lí tưởng: \(U = \frac{3}{2}pV\).

Do đó:

\(\Delta U = \frac{3}{2}\left( {{p_2}{V_2} - {p_1}{V_1}} \right)\)

\( = \frac{3}{2}\left( {\frac{{{p_0}}}{3}.4{V_0} - {p_0}{V_0}} \right)\)

\( = \frac{3}{2}.\frac{1}{3}{p_0}{V_0} = \frac{1}{2}{p_0}{V_0}\).

Công của khí theo từng con đường:

Với đường \(a\): khí giãn nở đẳng áp ở áp suất \({p_0}\) từ \({V_0}\) đến \(4{V_0}\) nên

\({A_a} = {p_0}(4{V_0} - {V_0}) = 3{p_0}{V_0}\).

Suy ra: \({Q_a} = \Delta U + {A_a} = \frac{1}{2}{p_0}{V_0} + 3{p_0}{V_0} = \frac{7}{2}{p_0}{V_0}\).

Với đường \(b\): đường thẳng nên công bằng diện tích hình thang:

\({A_b} = \frac{{{p_1} + {p_2}}}{2}({V_2} - {V_1})\)

\( = \frac{{{p_0} + \frac{{{p_0}}}{3}}}{2}.3{V_0} = 2{p_0}{V_0}\).

Suy ra: \({Q_b} = \Delta U + {A_b} = \frac{1}{2}{p_0}{V_0} + 2{p_0}{V_0} = \frac{5}{2}{p_0}{V_0}\).

Với đường \(c\): khí giãn nở đẳng áp ở áp suất \(\frac{{{p_0}}}{3}\) từ \({V_0}\) đến \(4{V_0}\) nên \({A_c} = \frac{{{p_0}}}{3}(4{V_0} - {V_0}) = {p_0}{V_0}\).

Suy ra: \({Q_c} = \Delta U + {A_c} = \frac{1}{2}{p_0}{V_0} + {p_0}{V_0} = \frac{3}{2}{p_0}{V_0}\).

Theo đề: \({Q_a} = x{Q_b} = y{Q_c}\).

Suy ra: \(x = \frac{{{Q_a}}}{{{Q_b}}} = \frac{{\frac{7}{2}}}{{\frac{5}{2}}} = \frac{7}{5} = 1,4\).

\(y = \frac{{{Q_a}}}{{{Q_c}}} = \frac{{\frac{7}{2}}}{{\frac{3}{2}}} = \frac{7}{3} \approx 2,33\).

Vậy: \(x + y = 1,4 + 2,33 = 3,73 \approx 3,7\).

Đáp án: 3,7