Какова работа газа и приращение его внутренней энергии при изобарном нагревании 400 моль газа на 200 К, если ему было передано количество теплоты 2 МДж?

Физика 11 класс Термодинамика работа газа внутреннее энергия изобарное нагревание Количество теплоты 400 моль газа 200 К физика 11 класс Новый

Для решения данной задачи нам необходимо использовать основные термодинамические уравнения и понятия. Рассмотрим шаги, которые помогут нам найти работу газа и приращение его внутренней энергии.

Шаг 1: Определение работы газа

При изобарном процессе работа газа может быть вычислена по формуле:

W = P * ΔV

где W - работа, P - давление, ΔV - изменение объема. Однако, мы можем также использовать уравнение состояния идеального газа, чтобы выразить работу через количество вещества и изменение температуры:

W = n * R * T,

где n - количество вещества газа (в молях), R - универсальная газовая постоянная (приблизительно 8.31 Дж/(моль·К)), T - изменение температуры в Кельвинах.

Шаг 2: Подсчет изменения температуры

В данной задаче нам дано количество моль газа n = 400 моль и изменение температуры ΔT = 200 К. Подставим эти значения в формулу для работы:

W = 400 моль * 8.31 Дж/(моль·К) * 200 К.

Шаг 3: Вычисление работы

Теперь произведем вычисления:

• W = 400 * 8.31 * 200 = 6648000 Дж = 6.648 МДж.

Шаг 4: Определение приращения внутренней энергии

При изобарном процессе также выполняется закон сохранения энергии, который выражается следующим образом:

Q = ΔU + W,

где Q - количество теплоты, ΔU - приращение внутренней энергии. Из этого уравнения мы можем выразить ΔU:

ΔU = Q - W.

Шаг 5: Подсчет приращения внутренней энергии

В данной задаче количество теплоты Q равно 2 МДж, что составляет 2000000 Дж. Теперь подставим известные значения в формулу:

ΔU = 2000000 Дж - 6648000 Дж.

Шаг 6: Вычисление приращения внутренней энергии

Теперь произведем вычисления:

• ΔU = 2000000 - 6648000 = -4648000 Дж = -4.648 МДж.

Итог:

Таким образом, работа газа составляет 6.648 МДж, а приращение его внутренней энергии равно -4.648 МДж.