Question

Одноатомному идеальному газу передано количество теплоты Q. При изобарном нагревании этого газа на изменение внутренней энергии пошла часть Q, равная. Правильный ответ 0,6Q

Answer 1

Согласно 1 закону Термодинамики
$Q=\Delta U+A$
изменение внутренней энергии
$\Delta U= \frac{3}{2} \nu R \Delta T$
работа газа
$A= \nu R \Delta T$
$Q= \frac{3}{2} \nu R \Delta T +\nu R \Delta T = \frac{5}{2} \nu R \Delta T$
доля изменения внутренней энергии к количеству теплоты
$\Delta U/Q=\frac{3}{2} \nu R \Delta T/ \frac{5}{2} \nu R \Delta T=3/5$
тогда внутренняя энергия через количество теплоты
$\Delta U=3/5Q=0.6Q$ Ответ

Answer 2

В случае изобарного (при постоянном давлении) нагревания идеального одноатомного газа, часть поданной теплоты используется на увеличение внутренней энергии газа (запас энергии, связанный с кинетической и потенциальной энергией его молекул) и часть идёт на выполнение работы газом против внешнего давления.

Из первого начала термодинамики следует, что изменение внутренней энергии газа (\(\Delta U\)) равно сумме теплоты, полученной газом (\(Q\)), и работы (\(W\)), совершенной газом:

\(\Delta U = Q - W\)

Для изобарного процесса работа \(W\) определяется как произведение давления (\(P\)) на изменение объема (\(\Delta V\)):

\[W = P \cdot \Delta V\]

Если в процессе нагревания часть теплоты (\(0,6Q\)) использована на увеличение внутренней энергии газа, то оставшаяся часть теплоты (\(0,4Q\)) будет равна совершенной работе газом (\(W\)):

\[0,6Q = Q - W\] \[W = Q - 0,6Q = 0,4Q\]

Таким образом, если \(0,4Q\) - это совершенная работа газом, и она равна \(0,4Q\), то \(0,6Q\) было использовано для увеличения внутренней энергии газа.