Какую работу совершил идеальный одноатомный газ, и как изменилась его внутренняя энергия при изобарном нагревании двух молей газа на 50 К? Какое количество теплоты получил газ в процессе теплообмена?

Физика 11 класс Термодинамика идеального газа работа идеального газа одноатомный газ изобарное нагревание внутренняя энергия Количество теплоты теплообмен молей газа изменение температуры Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать несколько формул, связанных с термодинамикой идеального газа. Давайте разберем каждый шаг подробно.

1. Работа, совершенная газом при изобарном процессе:

При изобарном процессе (то есть при постоянном давлении) работа, совершаемая газом, рассчитывается по формуле:

W = P * ΔV

где W - работа, P - давление, ΔV - изменение объема.

Для идеального газа, используя уравнение состояния, мы можем выразить изменение объема через количество вещества и изменение температуры:

ΔV = n * R * ΔT / P

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

Подставляем значения:

• n = 2 моль
• ΔT = 50 K
• R = 8.31 Дж/(моль·К)

Теперь подставим это в формулу для работы:

ΔV = 2 * 8.31 * 50 / P

Таким образом, работа будет:

W = P * (2 * 8.31 * 50 / P) = 2 * 8.31 * 50 = 831 Дж.

2. Изменение внутренней энергии:

Изменение внутренней энергии газа при нагревании можно рассчитать по формуле:

ΔU = n * Cv * ΔT

где Cv - удельная теплоемкость при постоянном объеме. Для одноатомного газа Cv = (3/2) * R.

Теперь подставим значения:

ΔU = 2 * (3/2 * 8.31) * 50 = 2 * 12.465 * 50 = 1246,5 Дж.

3. Количество теплоты, полученное газом:

В изобарном процессе количество теплоты, полученное газом, можно рассчитать по формуле:

Q = ΔU + W

Теперь подставим найденные значения:

Q = 1246,5 + 831 = 2077,5 Дж.

Итак, итоговые результаты:

• Работа, совершенная газом: 831 Дж.
• Изменение внутренней энергии: 1246,5 Дж.
• Количество теплоты, полученное газом: 2077,5 Дж.