Question

1. Газ находился в цилиндре с поршнем площадью поперечного сечения 200 см2. После того, как газ нагрели, сообщив ему количество теплоты в 1,5*105 Дж, поршень сдвинулся на расстояние h=30 см. Как изменилась внутренняя энергия газа, если его давление осталось равным 2*107 Па. (30 кДж​

Answer 1

Для решения данной задачи, нам потребуется использовать закон сохранения энергии. Внутренняя энергия газа может измениться только при совершении работы на него или при передаче ему теплоты. В данном случае, газу сообщают количество теплоты 1,5 * 10^5 Дж, следовательно, изменение внутренней энергии газа связано с этим тепловым эффектом. Чтобы определить работу, совершенную газом, нам необходимо знать перемещение поршня (h) и давление газа (P). Работу можно вычислить с помощью формулы: W = F * d, где W - работа, F - сила, d - перемещение. Сила, с которой газ давит на поршень, может быть вычислена с помощью формулы: F = P * A, где F - сила, P - давление, A - площадь поперечного сечения поршня. Итак, работа будет равна: W = P * A * h. Давление газа (P) остается неизменным и равным 2 * 10^7 Па, а площадь поперечного сечения поршня (A) составляет 200 см^2 (равносильно 0,02 м^2). Теперь мы можем вычислить значение работи (W): W = (2 * 10^7 Па) * (0,02 м^2) * (30 см). При расчетах, необходимо учесть, что все значения должны быть в одних и тех же единицах измерения. Поэтому, чтобы сделать их согласованными, конвертируем сантиметры в метры, заменяя значение перемещения (h) на 0,3 м. W = (2 * 10^7 Па) * (0,02 м^2) * (0,3 м). Выполняя простые математические вычисления, получим значение работы: W = 0,12 кДж (килоджоулей). Таким образом, работа, совершенная газом, составляет 0,12 кДж. Теперь, когда у нас есть значение работы, мы можем определить изменение внутренней энергии газа. Так как теплота сообщается газу, мы можем записать следующее уравнение: ΔU = Q - W, где ΔU - изменение внутренней энергии газа, Q - переданное количество теплоты, W - работа. Мы уже знаем, что Q = 1,5 * 10^5 Дж, а W = 0,12 кДж (равносильно 120 Дж). Подставляя эти значения в уравнение, получим: ΔU = (1,5 * 10^5 Дж) - (120 Дж). Выполняя вычисления, получим значение изменения внутренней энергии газа: ΔU = 1,499 * 10^5 Дж. Таким образом, внутренняя энергия газа увеличилась на 1,499 * 10^5 Дж.