Question

Используя Первое начало термодинамики объясните, как изменится внут-ренняя энергия идеального газа при изотермическом расширении, если ему будет передано 700 кДж теплоты. На что расходуется переданная газу теплота?

Answer 1

DU=0. Все количество теплоты пойдет на работу газа.

Answer 2

По одному закону термодинамики: количество теплоты, полученное системой, идёт на изменение его внутренней энергией и совершение работы его внешних сил.
При изотермическом процессе внутренняя энергия газа не меняется и всё переданное газу количество теплоты идёт на совершения работы: Q=A'
Значит, теплота (700кДж) расходуется на совершение работы с газом.

Answer 3

Внутренняя энергия идеального газа при изотермическом расширении

Используя первое начало термодинамики, можно объяснить, как изменится внутренняя энергия идеального газа при изотермическом расширении и на что будет расходоваться переданная газу теплота.

Первое начало термодинамики утверждает, что изменение внутренней энергии системы равно сумме работы, совершенной над системой, и теплоты, переданной системе. Математически это можно записать следующим образом:

ΔU = Q - W

где ΔU - изменение внутренней энергии системы, Q - теплота, переданная системе, W - работа, совершенная над системой.

В случае изотермического расширения идеального газа, температура газа остается постоянной. Это означает, что внутренняя энергия газа не изменяется (ΔU = 0), так как она зависит только от температуры.

Теплота, переданная газу, будет полностью расходоваться на совершение работы газом при расширении. В случае изотермического расширения идеального газа, работа может быть вычислена по следующей формуле:

W = nRT ln(V2/V1)

где n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа, V1 и V2 - объемы газа до и после расширения соответственно.

Таким образом, внутренняя энергия идеального газа не изменится при изотермическом расширении, а переданная газу теплота будет полностью расходоваться на совершение работы газом при расширении.

Пример расчета

Давайте рассмотрим пример, чтобы проиллюстрировать это. Предположим, что идеальный газ совершает изотермическое расширение при постоянной температуре T = 300 K и ему передано 700 кДж теплоты.

Для расчета работы, совершенной газом, нам также понадобятся значения количества вещества газа и объемов до и после расширения. Предположим, что у нас есть 1 моль газа и его объем увеличивается в 2 раза (V2 = 2V1).

Тогда мы можем использовать формулу для работы, чтобы вычислить:

W = nRT ln(V2/V1) = (1 mol)(8.314 J/(mol·K))(300 K) ln(2) ≈ 1.38 kJ

Таким образом, работа, совершенная газом при изотермическом расширении, составит примерно 1.38 кДж. Это означает, что 700 кДж теплоты, переданной газу, полностью расходуется на совершение этой работы.

Заключение

Используя первое начало термодинамики, можно объяснить, что внутренняя энергия идеального газа не изменится при изотермическом расширении, так как она зависит только от температуры. Переданная газу теплота будет полностью расходоваться на совершение работы газом при расширении В приведенном примере, при передаче 700 кДж теплоты идеальному газу при изотермическом расширении, работа, совершенная газом, составит примерно 1.38 кДж