Question

Определи внутреннюю энергию одноатомного газа, занимающего объем 1л. Начальное давление газа 1 атм. Изменяются ли при изотермическом расширении средняя кинетическая энергия молекул газа и его внутренняя энергия?

Answer 1

Для определения внутренней энергии одноатомного газа, мы должны знать его температуру и количество вещества.

1. Дано:
- Объем одноатомного газа: V = 1 л
- Начальное давление газа: P = 1 атм

2. Запишем уравнение состояния идеального газа:
PV = nRT

где:
- P - давление газа
- V - объем газа
- n - количество вещества (в молях)
- R - универсальная газовая постоянная
- T - абсолютная температура газа

3. Так как газ одноатомный, его внутренняя энергия связана только с кинетической энергией движения молекул (без учета взаимодействий между ними).

4. Внутренняя энергия (U) определяется формулой:
U = (3/2) * nRT

где:
- n - количество вещества
- R - универсальная газовая постоянная
- T - абсолютная температура газа

5. При изотермическом расширении газа, его температура остается постоянной. Значит, изменения средней кинетической энергии молекул газа не происходит.

6. Однако, так как объем газа увеличивается при расширении, количество вещества n остается неизменным. Поэтому, внутренняя энергия газа U также не изменяется при изотермическом расширении.

Таким образом, при изотермическом расширении средняя кинетическая энергия молекул газа и его внутренняя энергия не изменяются.