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.
Для решения данной задачи, нужно воспользоваться законом сохранения заряда, который гласит: сумма всех зарядов системы остается постоянной.
В начале эксперимента заряды трех шариков равны -97q, 61q и Xq.
Затем шарики приводят в соприкосновение. При этом, когда два металлических предмета с разными зарядами соприкасаются, происходит перераспределение зарядов между ними таким образом, чтобы общая сумма зарядов оставалась неизменной. Заряд переходит от предмета с более высоким абсолютным значением заряда к предмету с меньшим абсолютным значением.
Так как сумма зарядов шариков после соприкосновения останется неизменной, то мы можем записать следующее уравнение:
-97q + 61q + Xq = -97q + 61q
Упростим это уравнение:
-36q + Xq = 0
Из уравнения видно, что сумма зарядов первого и второго шариков после выполнения всех указанных действий равна нулю. Здесь мы используем свойство того, что сумма зарядов третьего шарика и сумма зарядов первого и второго шариков должна быть равна.
Теперь мы знаем, что заряд третьего шарика после всех указанных действий равен 9q. Значит, мы можем записать следующее уравнение:
-97q + 61q + Xq = 9q
Упростим это уравнение:
-36q + Xq = 9q
Теперь мы можем решить это уравнение и найти значение X:
-36q + Xq = 9q
Теперь мы знаем, что Xq равно 45q. Чтобы найти значение X, мы можем разделить обе части уравнения на q:
X = 45
Таким образом, заряд третьего шарика в начале эксперимента равен 45q.
Теперь, когда мы знаем значение X, мы можем найти заряды первого и второго шариков после выполнения всех указанных действий. Мы можем использовать это уравнение:
-36q + Xq = 0
Подставим значение X, которое мы только что нашли:
-36q + 45q = 0
Упростим это уравнение:
9q = 0
Разделим обе части уравнения на 9:
q = 0
Таким образом, заряд первого и второго шариков после выполнения всех указанных действий равен нулю.
Итак, ответы на поставленные вопросы:
Заряд первого шарика после всех указанных действий равен 0q.
Заряд второго шарика после всех указанных действий равен 0q.
Заряд третьего шарика в начале эксперимента равен 45q.
E потенциальная = mv^2/2=1000*100^2=1000*10000=10000000Дж= 10000КДж= 10МДж