При изобарном расширении одноатомного газа совершена работа на увеличение его объема в 80 кДж. Как определить увеличение внутренней энергии газа и количество теплоты, сообщенной этому газу? Обязательно с подробным объяснением.

Дано: P=const, i=3, A'=80 кДж = 8*10^4 Дж.

Найти: ΔU, Q - ?

Физика 11 класс Термодинамика газов изобарное расширение одноатомный газ работа газа увеличение объема внутренняя энергия Количество теплоты термодинамика физика газа уравнение состояния закон Бойля первый закон термодинамики Новый

Для решения задачи, давайте вспомним основные термодинамические уравнения и принципы, которые применяются в случае изобарного процесса (при постоянном давлении).

1. **Работа, совершенная газом**: В изобарном процессе работа (A) определяется как:

• A = P * ΔV,

где P - давление газа, а ΔV - изменение объема. В данной задаче нам уже дано значение работы, равное 80 кДж (или 8 * 10^4 Дж).

2. **Первый закон термодинамики**: Согласно первому закону термодинамики, изменение внутренней энергии (ΔU) газа связано с работой, совершенной над ним, и количеством теплоты (Q), переданной газу:

• ΔU = Q - A.

3. **Определение количества теплоты**: В изобарном процессе количество теплоты, переданное газу, можно выразить через изменение внутренней энергии и работу:

• Q = ΔU + A.

4. **Изменение внутренней энергии**: Для одноатомного газа изменение внутренней энергии можно выразить как:

• ΔU = n * c_v * ΔT,

где n - количество молей газа, c_v - удельная теплоемкость при постоянном объеме (для одноатомного газа c_v = (3/2)R), а ΔT - изменение температуры.

Однако в данной задаче нам не даны значения n или ΔT. Вместо этого мы можем воспользоваться тем, что в изобарном процессе изменение внутренней энергии можно также выразить через работу и количество теплоты:

• ΔU = Q - A.

5. **С учетом изобарного процесса**: В изобарном процессе количество теплоты, переданное газу, можно записать как:

• Q = n * c_p * ΔT,

где c_p - удельная теплоемкость при постоянном давлении (для одноатомного газа c_p = (5/2)R).

6. **Сравнение двух уравнений**: Мы можем выразить Q через ΔU и A, но нам нужно найти ΔU. Мы знаем, что:

• ΔU = Q - A.

Если мы подставим Q из уравнения для изобарного процесса, то получим:

• ΔU = n * c_p * ΔT - A.

7. **Решение**: Поскольку у нас нет значений для n и ΔT, мы можем использовать следующее упрощение для одноатомного газа:

• ΔU = (3/2)nRΔT,
• Q = (5/2)nRΔT.

Таким образом, подставляя значения в уравнение:

• ΔU = (5/2)nRΔT - A.

Но поскольку у нас нет значений n и ΔT, можно сказать, что:

• ΔU = (3/2) * A = (3/2) * 80 кДж = 120 кДж.

8. **Количество теплоты**: Теперь мы можем найти количество теплоты, подставив ΔU обратно в уравнение:

• Q = ΔU + A = 120 кДж + 80 кДж = 200 кДж.

Таким образом, мы получили:

• ΔU = 120 кДж
• Q = 200 кДж

Надеюсь, это объяснение помогло вам понять, как решать задачи подобного типа! Если у вас есть дополнительные вопросы, не стесняйтесь спрашивать.