Для решения данной задачи нам нужно использовать основные уравнения термодинамики. Начнем с определения количества теплоты, переданного газу. Мы будем использовать формулу:

где:

• Q — количество теплоты,
• m — масса газа,
• c — удельная теплоёмкость газа при постоянном объеме,
• ΔT — изменение температуры.

В данном случае:

• m = 5 кг,
• ΔT = 150 K.

Теперь нам нужно знать удельную теплоёмкость азота при постоянном объеме. Для азота (N2) эта величина составляет примерно c = 1005 Дж/(кг·К).

Теперь подставим значения в формулу:

Посчитаем:

Таким образом, количество теплоты, переданное 5 килограммам азота, составляет 752250 Дж.

Теперь перейдем к вычислению работы, выполненной газом. В данном случае, так как объем газа остается постоянным, работа, выполненная газом, равна нулю:

Теперь давайте определим изменение внутренней энергии газа. Из первого закона термодинамики мы знаем, что:

Подставим наши значения:

Таким образом, изменение внутренней энергии газа составляет 752250 Дж.

В итоге, мы получили следующие результаты:

• Количество теплоты, переданное газу: 752250 Дж
• Работа, выполненная газом: 0 Дж
• Изменение внутренней энергии: 752250 Дж