Идеальный газ сначала сжимается, затем расширяется и возвращается в исходное состояние. За один цикл газ получил от нагревателя кол- во теплоты Q1, отдал холодильнику кол- во теплоты Q2 и совершил работу A'. Каково изменение внутренней энергии газа (дельтаU) в результате этих процессов?
ΔU = Q1 + A' - Q2
Исходя из условия задачи, газ получил кол-во теплоты Q1 от нагревателя, отдал кол-во теплоты Q2 холодильнику и совершил работу A'. Теплота, полученная газом, является положительной величиной, так как она увеличивает внутреннюю энергию газа. Теплота, отданная газом, является отрицательной величиной, так как она уменьшает внутреннюю энергию газа. Работа, совершаемая над газом, также является положительной величиной, так как она также увеличивает внутреннюю энергию газа.
Давайте рассмотрим эти процессы пошагово:
1. Сжатие газа: Во время сжатия газ получает кол-во теплоты Q1 от нагревателя и совершает работу A', так как он сжимается под воздействием внешней силы. Таким образом, суммарное изменение внутренней энергии газа во время сжатия будет:
ΔU1 = Q1 + A'
2. Расширение газа: Во время расширения газ отдает кол-во теплоты Q2 холодильнику и снова совершает работу A', так как газ расширяется против внешней силы. Таким образом, суммарное изменение внутренней энергии газа во время расширения будет:
ΔU2 = -Q2 - A'
3. Возвращение газа в исходное состояние: В конце цикла газ возвращается в исходное состояние. Значит, его внутренняя энергия должна быть равной начальной внутренней энергии. Поэтому изменение внутренней энергии газа во время этого процесса будет:
ΔU3 = 0
Теперь найдем суммарное изменение внутренней энергии газа за весь цикл:
ΔU = ΔU1 + ΔU2 + ΔU3 = (Q1 + A') + (-Q2 - A') + 0
= Q1 - Q2
Таким образом, изменение внутренней энергии газа (ΔU) равно разности количества теплоты, полученного газом от нагревателя (Q1), и количества теплоты, отданного газом холодильнику (Q2).