При изобарном расширении одноатомного газа совершена работа на увеличение его объема в 80 кДж. Как можно определить увеличение внутренней энергии газа и количество теплоты, сообщенной этому газу? Поясните, пожалуйста, подробно.

Физика 11 класс Газовые законы и термодинамика изобарное расширение одноатомный газ работа увеличение объема внутренняя энергия Количество теплоты термодинамика физика газа закон Бойля-Мариотта первый закон термодинамики Новый

При решении данной задачи необходимо использовать закон сохранения энергии и уравнение состояния идеального газа. Рассмотрим, что такое изобарное расширение и как оно влияет на внутреннюю энергию газа и количество теплоты.

Шаг 1: Определение условий задачи

• Изобарное расширение - это процесс, при котором давление газа остается постоянным.
• Работа, совершаемая газом при расширении, равна 80 кДж.

Шаг 2: Применение первого закона термодинамики

Первый закон термодинамики можно записать в следующем виде:

ΔU = Q - A

• ΔU - изменение внутренней энергии газа;
• Q - количество теплоты, сообщенное газу;
• A - работа, совершенная газом (в данном случае A = 80 кДж).

Шаг 3: Определение изменения внутренней энергии

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

ΔU = (3/2) * n * R * ΔT

где n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная, ΔT - изменение температуры. Однако в данной задаче нам не известны n и ΔT, поэтому мы не можем напрямую рассчитать ΔU.

Шаг 4: Определение количества теплоты

Поскольку процесс изобарный, количество теплоты, сообщенное газу, можно вычислить по формуле:

Q = A + ΔU

Для нахождения Q нам нужно знать ΔU. Однако, если мы предположим, что изменение внутренней энергии равно нулю (например, если температура не меняется), то:

Q = A = 80 кДж

Это упрощение возможно в некоторых случаях, но для точного ответа нужно знать, как изменяется температура газа.

Шаг 5: Заключение

Таким образом, для полной оценки изменения внутренней энергии и количества теплоты, необходимо знать, как изменяется температура газа в процессе расширения. Если температура не меняется, то количество теплоты, сообщенное газу, будет равно 80 кДж. Если же температура изменяется, то нужно использовать дополнительные данные о количестве молей газа и изменении температуры для точного расчета.