Изобарное нагревание При изобарном нагревании идеального одноатомного газа его внутренняя энергия увеличилась на ДU = 150 Дж. Определить количество теплоты, полученное газом. Ответ выразить в Дж, округлив до целых.

Привет! Давай разберем эту задачку по физике вместе.

Дано:

• Газ идеальный, одноатомный.
• Процесс изобарный (давление постоянно).
• Изменение внутренней энергии: ΔU = 150 Дж.

Найти:

• Количество теплоты Q.

Решение:

В физике существует первый закон термодинамики, который связывает изменение внутренней энергии, полученную теплоту и работу, совершенную газом:

Q = ΔU + A

Где:

• Q — количество теплоты;
• ΔU — изменение внутренней энергии;
• A — работа, совершенная газом.

Для одноатомного идеального газа изменение внутренней энергии связано с температурой формулой:

ΔU = (3/2) * ν * R * ΔT

А также:

ΔU = (3/2) * ΔT (в единицах Дж/К, если νR = 1)

В случае изобарного процесса работа газа вычисляется как:

A = P * ΔV

Из уравнения состояния идеального газа (Менделеева-Клапейрона) PV = νRT, при постоянном давлении P, получаем:

P * ΔV = ν * R * ΔT

Таким образом, работа газа в изобарном процессе:

A = ν * R * ΔT

Подставляем выражение для работы A и для ΔU в первый закон термодинамики:

Q = (3/2) * ν * R * ΔT + ν * R * ΔT

Приводим к общему знаменателю:

Q = (3/2 + 2/2) * ν * R * ΔT

Q = (5/2) * ν * R * ΔT

Обрати внимание, что ΔU = (3/2) * ν * R * ΔT, а A = ν * R * ΔT. Мы можем выразить A через ΔU:

A = (2/3) * ΔU

Теперь подставим это в первый закон термодинамики:

Q = ΔU + A

Q = ΔU + (2/3) * ΔU

Q = (1 + 2/3) * ΔU

Q = (5/3) * ΔU

Подставляем известное значение ΔU = 150 Дж:

Q = (5/3) * 150 Дж

Q = 5 * (150 / 3) Дж

Q = 5 * 50 Дж

Q = 250 Дж

Ответ округлять не нужно, так как получилось целое число.

Ответ: 250 Дж