1)
Плотность газа найдем по формуле , где – масса, – объём газа.
Работа газа пропорциональна изменению объёма газа, так как в процессе 1-2 плотность постоянна, то изменение объёма рана нулю, то и работа газа равна нулю.
2)
По первому началу термодинамики:

где – количество теплоты, полученное газом, – изменение внутренней энергии, – работа газа.
Внутренняя энергия равна:

где — количество вещества газа, — универсальная газовая постоянная, — абсолютная температура газа.
В процессе 3–1 плотность газа уменьшается, а объем увеличивается. Следовательно, работа газа на этом участке положительна.
Запишем уравнение Менделеева – Клапейрона:

где — давление газа, — объем, занимаемый газом.
Тогда

Для точек 3 и 1

То есть газ получает положительное количество теплоты.
3)
Из уравнения Клапейрона-Менделеева

где – молярная масса газа.
Отсюда

То есть температура в состоянии 3 минимальна.
4)

То есть внутренняя энергия уменьшается.
5)
См. пункт 2.