Во время расширения газа, вызванного его нагреванием, в цилиндре с площадью поперечного сечения S = 200 см2 газу было передано количество теплоты Q = 1,5 • 105 Дж, причём давление газа оставалось постоянным и равным р = 2 • 107 Па. На сколько изменилась внутренняя энергия газа, если поршень передвинулся на расстояние Δh = 30 см? А
1. Первый закон термодинамики: ΔU = Q - W,
где ΔU - изменение внутренней энергии газа, Q - переданное количество теплоты, W - совершенная работа.
2. Формула для работы газа: W = PΔV,
где P - давление газа, ΔV - изменение объема газа.
3. Формула для объема газа и расстояния поршня: ΔV = SΔh,
где S - площадь поперечного сечения цилиндра, Δh - изменение высоты поршня.
Итак, приступим к решению:
1. Найдем изменение объема газа:
ΔV = SΔh = 200 см2 * 30 см = 6000 см3 = 0,006 м3.
2. Так как давление газа осталось постоянным, его значение не участвует в расчете изменения внутренней энергии. Можем перейти к расчету работы газа:
W = PΔV = (2 • 107 Па) * (0,006 м3) = 1,2 • 105 Дж.
3. Теперь, зная переданное количество теплоты и работу газа, можем найти изменение внутренней энергии:
ΔU = Q - W = 1,5 • 105 Дж - 1,2 • 105 Дж = 0,3 • 105 Дж.
Таким образом, внутренняя энергия газа изменилась на 0,3 • 105 Дж.