При изобарном нагревании одноатомного идеального газа его внутренняя энергия увеличилась на 120 Дж. Какова работа, которую совершил газ, и сколько теплоты он получил?

Физика 11 класс Тема термодинамика изобарное нагревание одноатомный идеальный газ внутренняя энергия работа газа теплота газа Новый

Чтобы решить эту задачу, мы воспользуемся первым законом термодинамики, который формулируется следующим образом:

ΔU = Q - A

Где:

• ΔU - изменение внутренней энергии газа;
• Q - количество теплоты, полученной газом;
• A - работа, совершенная газом.

В данной задаче нам известно, что изменение внутренней энергии (ΔU) равно 120 Дж. Так как процесс происходит при постоянном давлении (изобарное нагревание), мы можем использовать формулу для работы, совершенной газом:

A = P * ΔV

Где P - давление, а ΔV - изменение объема газа. В изобарном процессе работа газа также может быть связана с количеством теплоты, полученной газом, через изменение внутренней энергии:

При изобарном процессе теплота, полученная газом, выражается как:

Q = ΔU + A

Теперь мы можем выразить работу, совершенную газом, через изменение внутренней энергии и количество теплоты:

A = Q - ΔU

Теперь давайте подытожим, что нам нужно найти:

• Работу газа (A);
• Количество теплоты (Q).

Для одноатомного идеального газа изменение внутренней энергии можно также выразить через температуру:

ΔU = (3/2) * n * R * ΔT

Однако в данной задаче мы не имеем данных о количестве вещества (n) и изменении температуры (ΔT), поэтому мы не можем напрямую рассчитать Q и A. Но мы можем воспользоваться тем, что в изобарном процессе теплота, полученная газом, равна:

Q = ΔU + A

Мы можем предположить, что работа, совершенная газом, равна изменению внутренней энергии, так как в изобарном процессе работа будет равна количеству теплоты, полученной газом.

Таким образом, если ΔU = 120 Дж, и предположим, что работа равна количеству теплоты, тогда:

A = 120 Дж

Q = ΔU + A = 120 Дж + 120 Дж = 240 Дж

Итак, мы можем подвести итог:

• Работа, совершенная газом (A): 120 Дж;
• Количество теплоты, полученное газом (Q): 240 Дж;