Один моль идеального газа был нагрет изобарно на 72 К, при этом ему передали 1,6 кДж теплоты. Какова работа, которую совершил газ, и какое приращение внутренней энергии произошло?
Физика11 классТермодинамикамоль идеального газаИзобарный процессработа газатеплотаприращение внутренней энергии
Для решения этой задачи нам нужно использовать закон сохранения энергии, который в данном случае можно записать в виде уравнения для идеального газа:
Q = ΔU + A
где:
Так как процесс изобарный (при постоянном давлении),изменение внутренней энергии можно выразить через температуру:
ΔU = n * C_v * ΔT
где:
При этом работа, совершаемая газом в изобарном процессе, рассчитывается по формуле:
A = P * ΔV
где:
Однако, мы можем также выразить работу через количество теплоты и изменение внутренней энергии:
A = Q - ΔU
Теперь подставим значения. Сначала найдем изменение внутренней энергии:
Для одноатомного газа:
C_v = 3/2 * R, где R = 8,31 Дж/(моль·К).
Следовательно:
C_v = 3/2 * 8,31 = 12,465 Дж/(моль·К).
Теперь можем найти ΔU:
ΔU = n * C_v * ΔT = 1 * 12,465 * 72 = 897,48 Дж.
Теперь переведем это значение в кДж:
ΔU = 0,89748 кДж.
Теперь подставим ΔU в уравнение для работы:
A = Q - ΔU = 1,6 - 0,89748 = 0,70252 кДж.
Таким образом, мы получили:
В заключение, ответ на вопрос: