Вопрос школьника
Определите изменение внутренней энергии гелия при изобарном расширении от начального объёма 10 л до конечного 15 л. Давление газа 1 • 10^4 Па.
Ответ от учителя
Изобарное расширение — это процесс, при котором давление газа остается постоянным. Следовательно, работа, совершаемая газом при расширении, равна произведению давления на изменение объема:
A = PΔV
где A — работа, совершаемая газом, P — давление газа, ΔV — изменение объема.
Так как внутренняя энергия газа — это сумма кинетической и потенциальной энергии молекул, то изменение внутренней энергии можно выразить через работу и тепло:
ΔU = Q — A
где ΔU — изменение внутренней энергии, Q — тепло, совершаемое газом.
В данном случае процесс изобарного расширения является адиабатическим, то есть тепло не обменивается между газом и окружающей средой. Следовательно, Q = 0, и формула для изменения внутренней энергии принимает вид:
ΔU = -A
Таким образом, чтобы найти изменение внутренней энергии гелия при изобарном расширении от начального объема 10 л до конечного 15 л при давлении 1 • 10^4 Па, необходимо вычислить работу, совершаемую газом:
A = PΔV = (1 • 10^4 Па) • (15 л — 10 л) = 5 • 10^4 Дж
Изменение внутренней энергии гелия равно:
ΔU = -A = -5 • 10^4 Дж
Ответ: изменение внутренней энергии гелия при изобарном расширении от начального объема 10 л до конечного 15 л при давлении 1 • 10^4 Па равно -5 • 10^4 Дж.
