Question

На рисунке показан график зависимости давления от объёма при переходе идеального одноатомного газа из состояния 1 в состояние 3. Определите изменения внутренней энергии при процессах 1-2, 2-3, 1-3

Answer 1

1) 600 Дж

2) 3 кДж

3) 3,6 кДж

Answer 2

Для определения изменений внутренней энергии при процессах 1-2, 2-3 и 1-3, мы должны рассмотреть различные аспекты графика и используемые формулы.

Процесс 1-2:
На графике это представлено линией AB. Мы видим, что проходится прямая линия, что означает, что процесс происходит при постоянной температуре, то есть изохорический процесс (процесс при постоянном объёме). Внутренняя энергия газа изменяется только на основе теплового контакта с окружающей средой. Так как температура остается постоянной, внутренняя энергия также не меняется.

Процесс 2-3:
На графике это представлено кривой BC. Здесь мы видим, что график имеет положительный наклон, что указывает на то, что процесс происходит при постоянном давлении, то есть изобарический процесс (процесс при постоянном давлении). Внутренняя энергия газа изменяется как результат работы, совершаемой газом над окружающей средой. Поэтому, чтобы определить изменение внутренней энергии, нам понадобятся значения площади под графиком этого процесса. Площадь под графиком определяется умножением давления на изменение объема, поэтому формула для определения изменения внутренней энергии будет ΔU = PΔV.

Процесс 1-3:
На графике это представлено кривой AC. В этом случае происходит комбинация изохорического и изобарического процессов, поскольку третье состояние имеет другой объем и другое давление по сравнению с первым состоянием. Чтобы определить изменения внутренней энергии, нам придется разделить процесс на две части: процесс 1-2 и процесс 2-3. Далее мы можем использовать ранее упомянутые формулы для определения изменений внутренней энергии в каждом из этих двух процессов.

Важно помнить, что изменение внутренней энергии определяется в соответствии с первым законом термодинамики, который утверждает, что изменение внутренней энергии равно работе, совершенной газом, плюс тепло, переданное газу.