Объяснение:
Хорошая задачка, мозги прочищает )).
Самое простое и очевидное - показания вольтметра V₂. Два одинаковых вольтметра, включенные последовательно - это классический вариант, когда измеряемое напряжение больше, чем предел измерения вольтметра. Естественно, т.к. вольтметры одинаковые, то и напряжеие разделится строго пополам.
Итак U₂=U₁=2 В.
Далее было непонятно, как решать. Потом обратил внимание на то, что в условии сказано: внутреннее сопротивление вольтметра много больше резисторов R (ну и само-собой больше внутреннего сопротивления амперметров).
Т.о. на токи, которые протекают через вольтметры (и формируют их показания) оказывают влияние в огромной степени сопротивление вольтметра, и незначительно - сопротивление резисторов, и совсем незаметно сопротивления амперметров.С практической точки зрения так оно и есть: если вольтметр "хороший" , т.е. высокоомный, то при измерениях напряжения в заданной схеме не имеет особого значения есть там в ветвях амперметры и резисторы, или нет. Вот и перерисуем схему так, как будто резисторов и амперметров там нет (т.е. зашунтируем их перемычками с нулевым сопротивлением) см. левый рисунок. Тогда можно увидеть, что вол.тметры V₃ и V₄ включены одинаково - параллельно источнику питания. А напряжение источника питания мы уже измерили вольтметрами V₁ + V₂ (см. правый рисунок).
Вот и все:
U₃=U₄=U₁+U₂;
U₃=U₄=4 В.
А показания амперметра зачем? А чтобы запутать "решающего"
А как же быть с точностью решения задачи? Это же теория, а не практика?
Если бы решали задачу, используя правила Кирхгофа, мы (решив систему уравнеий, и проведя остальные правильные манипуляции) получили бы значения напряжений меньше, чем полченные благодаря нашим рассуждениям. Менше потому, что ток через вольт метры протекают меньшие, т.к. сопротивления вевей чуть больше.
Но! По условию сказан: "Найдите показания вольтметров. ... Напряжение выразите в вольтах, округлите до целого числа." Вот мы сразу и округлили до целого ))! Все абсолютно честно.
Решение:
1) Целесообразно разделить задачу на два отрезка: изохорный процесс и изобарный.
Ясно, что при изохорном процессе работа не совершается и нам нужно рассматривать только изобарный процесс.
Получаем: A = P ΔV.
Преобразуем по Менделееву-Клапейрону: A = m R (T - T0) / M.
По условию, конечная температура равна начальной, т.е. T = 320 K. Начальная температура T0 - это конечная температура при изохорном процессе.
Так как процесс изохорный, то по закону Шарля получаем:
3 P0 / T0 = P0 / T <=> 3T = T0 => T = T0 / 3 = 320 / 3 = 106,6 K
Теперь можем посчитать работу газа.
A = 3*10^-1 * 8,31 * 213,4 / 32*10^-3 = 16 625, 193 Дж
2) ΔU = 0, так как изменения температуры не происходит.