Одноатомный газ данной массы при изобарном расширении получил количество теплоты 1200 Дж. Насколько увеличилась внутренняя энергия газа?
от

1 Ответ

дано:  
количество теплоты Q = 1200 Дж  
работа A = ? (необходимо определить)  

найти:  
изменение внутренней энергии ΔU  

решение:  

1. По первому закону термодинамики имеем:

ΔU = Q - A.  

2. Для одноатомного газа работа при изобарном процессе может быть рассчитана по формуле:

A = P * (V2 - V1).

Однако у нас нет данных о давлении или объемах, поэтому воспользуемся свойством одноатомного газа. Известно, что для одноатомного газа изменение внутренней энергии на единицу моля определяется как:

ΔU = (3/2) * n * R * ΔT,

где n - количество молей, R - универсальная газовая постоянная, ΔT - изменение температуры.

3. При изобарном процессе количество теплоты Q также можно выразить через изменение температуры:

Q = n * C * ΔT,

где C - теплоемкость при постоянном давлении. Для одноатомного газа C = (5/2) * R.

4. Подставим выражение для C в формулу Q:

Q = n * (5/2) * R * ΔT.

5. Теперь выразим ΔT:

ΔT = (2Q) / (5nR).

6. Подставим это значение ΔT в выражение для изменения внутренней энергии ΔU:

ΔU = (3/2) * n * R * [(2Q) / (5nR)].

7. Упрощаем:

ΔU = (3/2) * (2Q) / 5 = (3Q) / 5.

8. Подставляем известное значение Q:

ΔU = (3 * 1200) / 5 = 3600 / 5 = 720 Дж.  

Ответ: Изменение внутренней энергии газа увеличилось на 720 Дж.
от