Как изменится внутренняя энергия газа, если при нормальных условиях ему было передано количество теплоты, и объем газа увеличился на 0,05 м^3, учитывая, что процесс является изобарическим? Ожидается, что результат составит примерно 7,5 кДж.

Физика Колледж Термодинамика внутренняя энергия газа Количество теплоты изобарический процесс изменение объема газа 7,5 кДж физика 12 класс Новый

Чтобы определить, как изменится внутренняя энергия газа в изобарическом процессе, когда ему было передано количество теплоты, необходимо учесть несколько факторов. Давайте разберем этот вопрос шаг за шагом.

Шаг 1: Понять условия задачи

• Процесс изобарический: это значит, что давление газа остается постоянным.
• Объем газа увеличивается на 0,05 м³.
• Нам нужно найти изменение внутренней энергии газа.

Шаг 2: Формула для изменения внутренней энергии

Внутренняя энергия газа зависит от температуры. В изобарическом процессе, когда газ получает тепло, его внутренняя энергия изменяется по следующей формуле:

ΔU = Q - A

• ΔU - изменение внутренней энергии.
• Q - количество теплоты, переданное газу.
• A - работа, совершенная газом.

Шаг 3: Вычисление работы

Работа, совершенная газом при увеличении объема, рассчитывается по формуле:

A = P * ΔV

• P - давление газа.
• ΔV - изменение объема (в нашем случае 0,05 м³).

При нормальных условиях давление газа составляет примерно 101325 Па (или 101,3 кПа). Подставим значения:

A = 101325 Па * 0,05 м³ = 5066,25 Дж (или 5,066 кДж).

Шаг 4: Подставление значений в формулу изменения внутренней энергии

Теперь, когда мы знаем работу, можем подставить значения в формулу для изменения внутренней энергии:

ΔU = Q - A.

Чтобы получить ΔU, нам нужно знать, сколько теплоты было передано газу (Q). Если мы предположим, что изменение внутренней энергии составляет примерно 7,5 кДж, то можем решить уравнение:

ΔU = 7,5 кДж = Q - 5,066 кДж.

Шаг 5: Решение уравнения

Теперь решим это уравнение для Q:

Q = ΔU + A = 7,5 кДж + 5,066 кДж = 12,566 кДж.

Итак, итог

Таким образом, изменение внутренней энергии газа составит примерно 7,5 кДж, если ему было передано 12,566 кДж теплоты, а работа, совершенная газом, составила 5,066 кДж. Это подтверждает, что при изобарическом процессе, когда газ расширяется, внутренняя энергия увеличивается на величину, равную переданному теплу за вычетом работы.