дано:
- работа W = 20 кДж = 20000 Дж (при сжатии газом)
- процесс изобарный
найти:
- изменение внутренней энергии газа ΔU.
решение:
1. В изобарном процессе для идеального газа выполняется закон сохранения энергии, который связывает работу, тепло и изменение внутренней энергии:
ΔU = Q - W,
где Q — количество тепла, подведенное к газу, W — работа, совершенная над газом.
2. При сжатии газа работа W считается положительной, потому что работа совершается над газом. Поэтому в уравнении мы должны учитывать ее со знаком минус:
ΔU = Q - 20000.
3. Поскольку процесс изобарный и если не указано иное, можем предположить, что при сжатии газа происходит отдача теплоты окружающей среде, то есть Q < 0. Тем не менее, для решения задачи нам нужно знать, как именно изменяется тепло.
4. Для одноатомного идеального газа в изобарном процессе изменение внутренней энергии можно также выразить через изменение температуры:
ΔU = n * c_v * ΔT,
где c_v = (3/2)R для одноатомного газа.
5. Однако без данных о количестве вещества n или температуре ΔT невозможно точно определить изменение внутренней энергии только на основе работы. Если работу воспринимать как единственный фактор, можно сказать, что изменение внутренней энергии будет отрицательным.
6. Таким образом, если считать, что вся работа уходит на увеличение внутренней энергии, это зависимость между работой и энергией может быть выражена в общем виде без конкретных значений Q:
ΔU = -W = -20000 Дж.
ответ:
внутренняя энергия газа уменьшилась на 20000 Дж.