Вопрос школьника
Идеальный газ при изотермическом расширении совершает работу А = 20 Дж. Какое количество теплоты было сообщено газу?
Ответ от учителя
Изотермическое расширение — это процесс, при котором температура газа остается постоянной. Это означает, что внутренняя энергия газа не меняется, а изменение его объема приводит к изменению давления и объема.
Работа, совершаемая идеальным газом при изотермическом расширении, может быть вычислена по формуле:
A = nRT ln(V2/V1)
где n — количество вещества газа, R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа, V1 и V2 — начальный и конечный объемы газа соответственно.
Так как температура газа остается постоянной, то можно записать:
nRT ln(V2/V1) = Q
где Q — количество теплоты, сообщенное газу.
Решая уравнение относительно Q, получаем:
Q = nRT ln(V2/V1)
Подставляя известные значения, получаем:
Q = (20 Дж) = nRT ln(V2/V1)
Так как нам не даны значения n и T, то мы не можем точно определить количество теплоты, сообщенное газу. Однако, если мы знаем, что газ является идеальным, то можем использовать уравнение состояния идеального газа:
PV = nRT
где P — давление газа, V — его объем.
Из этого уравнения можно выразить nRT:
nRT = PV
Подставляя это выражение в формулу для Q, получаем:
Q = P(V2 — V1)
Таким образом, если мы знаем начальный и конечный объемы газа и его давление, то можем определить количество теплоты, сообщенное газу при изотермическом расширении.
