Какое количество теплоты получил идеальный газ, если он совершил работу 2 кДж в процессе изобарного нагревания, при постоянной массе?

1. 2 кДж
2. 3 кДж
3. 5 кДж
4. 10 кДж

Физика 9 класс Термодинамика идеального газа Количество теплоты Идеальный газ работа изобарное нагревание постоянная масса Новый

Для решения задачи нам нужно воспользоваться первым законом термодинамики, который гласит, что изменение внутренней энергии системы равно количеству теплоты, переданному системе, минус работа, совершенная системой. В нашем случае, так как процесс изобарный (при постоянном давлении), мы можем использовать упрощенную форму этого закона.

Формула первого закона термодинамики выглядит так:

Q = ΔU + A

где:

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

В процессе изобарного нагревания для идеального газа изменение внутренней энергии связано с изменением температуры. Однако, в данной задаче нам не дана информация о изменении внутренней энергии, поэтому мы можем использовать свойство, что при изобарном процессе количество теплоты, полученное газом, равно работе, совершенной газом, плюс изменение внутренней энергии.

В данном случае, поскольку мы знаем, что работа A равна 2 кДж, и мы предполагаем, что изменение внутренней энергии ΔU также положительно, но без конкретного значения, можно сделать вывод, что количество теплоты будет больше, чем 2 кДж.

В изобарном процессе количество теплоты можно также выразить как:

Q = A + ΔU

Поскольку мы не знаем ΔU, но знаем, что Q должно быть больше 2 кДж, давайте рассмотрим возможные варианты ответов:

• 2 кДж - это невозможно, так как Q должно быть больше работы;
• 3 кДж - возможно, но маловероятно, если ΔU положительно;
• 5 кДж - вполне возможно, если ΔU составляет 3 кДж;
• 10 кДж - также возможно, если ΔU значительно больше;

С учетом того, что в процессе изобарного нагревания идеального газа работа 2 кДж, и учитывая, что изменение внутренней энергии должно быть положительным, наиболее реалистичным ответом будет 5 кДж. Это значение учитывает, что газ получает достаточное количество теплоты для увеличения внутренней энергии и совершения работы.

Таким образом, ответ на вопрос: 5 кДж.