Question

ПОДРОБНО при изобарном расширении идеальный одноатомный газ совершил работу 2 Дж.чему равно изменение внутренней энергии газа и сообщенное ему количество теплоты?
​

Answer 1

Для решения этого вопроса, нам потребуется знание о связи между работой, изменением внутренней энергией и количеством теплоты при изобарном процессе.

Изобарный процесс - это процесс, при котором давление газа остается постоянным. Мы знаем, что при изобарном процессе работа, совершаемая газом, определяется следующим выражением:

Работа = Изменение внутренней энергии + Количество теплоты

В нашем случае работа равна 2 Дж. Из этого нам необходимо найти изменение внутренней энергии газа и количество теплоты.

Используя формулу, мы можем переписать это выражение следующим образом:

Изменение внутренней энергии = Работа - Количество теплоты

Теперь нам остается найти количество теплоты. Для этого нам потребуется дополнительная информация о процессе.

Если газ идеальный одноатомный, то мы можем использовать формулу для изобарного расширения:

Работа = Давление * Изменение объема

Так как изменение объема газа неизвестно, то мы должны предположить, что оно равно ΔV. В таком случае, работу можно переписать как:

Работа = Давление * ΔV

Из этого следует, что:

ΔV = Работа / Давление

Теперь мы можем вставить эту формулу обратно в выражение для изменения внутренней энергии:

Изменение внутренней энергии = Работа - Количество теплоты
= Давление * ΔV - Количество теплоты

Теперь вопрос состоит в том, как мы найдем количество теплоты. Для этого нам нужно знать закон сохранения энергии. Закон гласит, что энергия не создается и не уничтожается, а только преобразуется из одной формы в другую. В нашем случае, сохранение энергии можно записать следующим образом:

Изменение внутренней энергии = Количество теплоты + Количество работы

Теперь мы можем использовать это уравнение, чтобы найти количество теплоты:

Количество теплоты = Изменение внутренней энергии - Количество работы

Теперь мы можем подставить это выражение в наше предыдущее уравнение:

Изменение внутренней энергии = Давление * ΔV - (Изменение внутренней энергии - Количество работы)

Теперь нам нужно найти ΔV. Но мы уже предполагали, что ΔV = Работа / Давление. Подставим это значение и упростим уравнение:

Изменение внутренней энергии = Давление * (Работа / Давление) - (Изменение внутренней энергии - Количество работы)

Сократим давление:

Изменение внутренней энергии = Работа - (Изменение внутренней энергии - Количество работы)

Теперь упростим это уравнение:

Изменение внутренней энергии = Работа - Изменение внутренней энергии + Количество работы

Затем выразим изменение внутренней энергии:

2 * Изменение внутренней энергии = Работа + Количество работы

Теперь найдем значение изменения внутренней энергии:

Изменение внутренней энергии = (Работа + Количество работы) / 2

Таким образом, мы получаем ответ на первую часть вопроса: изменение внутренней энергии газа равно (2 Дж + Количество работы) / 2.

Теперь осталось найти количество теплоты. Для этого мы можем использовать наше предыдущее уравнение:

Количество теплоты = Изменение внутренней энергии - Количество работы

Подставим значение изменения внутренней энергии:

Количество теплоты = (2 Дж + Количество работы) / 2 - Количество работы

Теперь упростим это уравнение:

Количество теплоты = 2 Дж / 2

Таким образом, мы получаем ответ на вторую часть вопроса: количество теплоты равно 1 Дж.

В итоге, изменение внутренней энергии газа равно (2 Дж + Количество работы) / 2, а количество теплоты равно 1 Дж.