Question

На рисунке показан график изменения состояния постоянной массы одноатомного идеального газа. В этом процессе газ получил количество теплоты, равное 3 кДж. Насколько в результате этого увеличилась его внутренняя энергия? ответ: на ___________________________ кДж.

Answer 1

Для определения, насколько увеличилась внутренняя энергия газа, нам необходимо использовать первое начало термодинамики, которое гласит: изменение внутренней энергии равно разности количества теплоты, полученной идеальным газом, и работы, совершенной над газом.

Мы знаем, что газ получил количество теплоты, равное 3 кДж. Теперь нам нужно определить работу, совершенную над газом. Для этого необходимо найти площадь под графиком.

Площадь под графиком представляет собой площадь прямоугольного треугольника и прямоугольника. Для вычисления площади прямоугольного треугольника, мы должны умножить его основание (время) на высоту (изменение температуры). Затем, чтобы найти площадь прямоугольника, мы умножаем его длину (время) на ширину (постоянное давление).

Основание прямоугольного треугольника составляет 10 секунд, а высота равна 20 К. Таким образом, площадь прямоугольного треугольника составляет (10 сек * 20 К)/2 = 100 Дж.

Длина прямоугольника также составляет 10 секунд, а его ширина (постоянное давление) равна 10000 Па. Таким образом, площадь прямоугольника составляет (10 сек * 10000 Па) = 100000 Дж.

Теперь, чтобы найти работу, совершенную над газом, мы должны сложить площади прямоугольного треугольника и прямоугольника: 100 Дж + 100000 Дж = 100100 Дж.

Теперь у нас есть количество теплоты, полученной газом (3 кДж) и работа, совершенная над газом (100100 Дж). Согласно первому началу термодинамики, изменение внутренней энергии газа равно разности количества полученной теплоты и работы: 3 кДж - 100100 Дж = -100097 кДж.

Ответ: на -100097 кДж. При отрицательном значении можно сказать, что внутренняя энергия газа уменьшилась на 100097 кДж.