Вопрос: Для изобарного нагревания газа, количество вещества которого 800 моль, на 500 К ему сообщили количество теплоты 9,4 МДж. Как определить работу газа и приращение его внутренней энергии?

Физика 11 класс Термодинамика изобарное нагревание газ количество вещества 800 моль температура 500 К Количество теплоты 9,4 МДж работа газа приращение внутренней энергии физика 11 класс термодинамика уравнение состояния закон Бойля-Мариотта первый закон термодинамики Новый

Для решения этой задачи, связанной с изобарным процессом, мы воспользуемся первым законом термодинамики и уравнением для работы газа в изобарном процессе.

Первый закон термодинамики для изобарного процесса записывается в виде:

Q = ΔU + A

• Q — количество теплоты, переданное газу (в данном случае 9,4 МДж = 9,4 × 10⁶ Дж),
• ΔU — изменение внутренней энергии газа,
• A — работа, совершенная газом.

Для изобарного процесса работа газа определяется по формуле:

A = pΔV

Где p — давление газа, а ΔV — изменение объема. Однако, учитывая, что процесс изобарный, мы можем выразить работу через количество вещества и изменение температуры:

A = nRΔT

• n — количество вещества (800 моль),
• R — универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/(моль·К)),
• ΔT — изменение температуры (500 К).

Подставим данные в формулу для работы:

A = 800 моль × 8,31 Дж/(моль·К) × 500 К = 3,324 × 10⁶ Дж

Теперь, зная работу, можем найти изменение внутренней энергии ΔU, используя первый закон термодинамики:

ΔU = Q - A

Подставим известные значения:

ΔU = 9,4 × 10⁶ Дж - 3,324 × 10⁶ Дж = 6,076 × 10⁶ Дж

Таким образом, работа, совершенная газом, составляет 3,324 МДж, а приращение внутренней энергии равно 6,076 МДж.