Идеальный одноатомный газ с количеством вещества ν = 4,0 моль был переведен из состояния 1 в состояние 3 (см. рисунок). Температура газа изменилась на ∆T = 10 К. Какова работа, совершенная силой давления газа при переходе из начального состояния в конечное, если на участке 2—3 работа силы давления газа A23 = 420 Дж? Даю 30 баллов.

Физика 11 класс Термодинамика идеального газа Идеальный газ одноатомный газ количество вещества работа газа температура газа изменение температуры состояние газа физика 11 класс работа силы давления переход состояния Новый

Чтобы найти работу, совершенную силой давления газа при переходе из начального состояния в конечное, нам нужно учитывать, что работа газа в процессе изменения состояния может быть определена с помощью уравнения состояния идеального газа и законов термодинамики.

Дано:

• Количество вещества газа (ν) = 4,0 моль
• Изменение температуры (∆T) = 10 К
• Работа на участке 2—3 (A23) = 420 Дж

Для начала, вспомним, что работа, совершаемая газом, может быть выражена через изменение внутренней энергии и тепло, подведенное к системе, по первому закону термодинамики:

A = ΔU + Q

Где:

• A - работа, совершаемая газом;
• ΔU - изменение внутренней энергии;
• Q - количество теплоты, подведенное к газу.

Для идеального одноатомного газа изменение внутренней энергии можно рассчитать по формуле:

ΔU = (3/2) * ν * R * ΔT

Где R - универсальная газовая постоянная, равная примерно 8,31 Дж/(моль·К).

Теперь подставим известные значения:

• ν = 4,0 моль
• R = 8,31 Дж/(моль·К)
• ΔT = 10 К

Теперь вычислим изменение внутренней энергии:

ΔU = (3/2) * 4,0 моль * 8,31 Дж/(моль·К) * 10 К

ΔU = (3/2) * 4,0 * 8,31 * 10

ΔU = 6 * 8,31 * 10 = 498,6 Дж

Теперь мы можем подставить значение изменения внутренней энергии в уравнение для работы:

A = ΔU + Q

На участке 2—3 работа A23 = 420 Дж, и мы можем предположить, что на этом участке тепло, подведенное к газу, равно нулю (или не учитывается). Таким образом:

A = ΔU + 0 = ΔU

Теперь подставим значение:

A = 498,6 Дж

Таким образом, работа, совершенная силой давления газа при переходе из начального состояния в конечное, составляет:

498,6 Дж.