Какая доля теплоты, подводимой к идеальному газу, расходуется на увеличение внутренней энергии газа? Газ одноатомный, процесс изобарический.
от

1 Ответ

Дано:
Процесс: изобарический
Газ: одноатомный
Необходимо найти:
Долю теплоты, расходуемую на увеличение внутренней энергии газа.

Решение:
В изобарическом процессе теплота, подводимая к газу, расходуется на два вида работы: работу расширения и увеличение внутренней энергии газа. Доля теплоты, расходуемая на увеличение внутренней энергии газа, определяется как отношение увеличения внутренней энергии к подводимой теплоте.

Из первого закона термодинамики для изобарического процесса:

Q = ΔU + W

Где:
Q - подводимая теплота
ΔU - изменение внутренней энергии
W - работа

Для изобарического процесса работа (W) выражается как:

W = PΔV

Где:
P - давление
ΔV - изменение объема

Таким образом, мы можем выразить подводимую теплоту (Q) как:

Q = ΔU + PΔV

Теперь, доля теплоты, расходуемая на увеличение внутренней энергии (η), будет равна отношению изменения внутренней энергии к подводимой теплоте:

η = ΔU / Q

Для одноатомного газа, изменение внутренней энергии связано с изменением температуры (ΔT) следующим образом:

ΔU = nCvΔT

Где:
n - количество вещества газа
Cv - удельная теплоемкость при постоянном объеме

Подставляя это в уравнение для η, получаем:

η = nCvΔT / (nCvΔT + PΔV)

n сокращается, а ΔV для изобарического процесса равно ΔT, поэтому:

η = CvΔT / (CvΔT + PΔT)

Теперь мы знаем, что удельная газовая постоянная (R) для одноатомного газа равна Cv. Таким образом, мы можем записать:

η = RΔT / (RΔT + PΔT)

ΔT сокращается, и остается:

η = R / (R + P)

Ответ:
Доля теплоты, расходуемая на увеличение внутренней энергии газа, равна R / (R + P).
от