ГДЗ по физике за 10 класс Мякишев, Буховцев, Сотский - Физика - Учебник

§ 86. Примеры решения задач по теме «Первый закон термодинамики» — Задачи для самостоятельного решения — 3 — стр. 283

Идеальный одноатомный газ в количестве 2 моль, находящийся при температуре 0 °С, сначала изохорно перевели в состояние, в котором давление в 2 раза больше первоначального, а затем изобарно в состояние, в котором объём в 2 раза больше первоначального. Определите изменение внутренней энергии газа.

Дано:
- n=2моль — количество вещества газа,
- T1=273K — начальная температура,
- Процесс 1-2: изохорный процесс (постоянный объём),
- Процесс 2-3: изобарный процесс (постоянное давление),
- Давление в состоянии 2 в два раза больше, чем в состоянии 1: p2=2p1,
- Объём в состоянии 2 в два раза больше, чем в состоянии 1: V2=2V1.

Решение:

Изохорный процесс (1 → 2):

При изохорном процессе объём остаётся постоянным, а давление пропорционально температуре. Следовательно, температура также удваивается, поскольку давление в два раза больше:

T2=2T1=2×273K=546K.

Изобарный процесс (2 → 3):

При изобарном процессе давление остаётся постоянным, а объём увеличивается в два раза. Так как для идеального газа внутреннее теплоёмкость зависит от температуры, изменение внутренней энергии в изобарном процессе будет определяться только температурой:

ΔU=32nR(T3T2),

где T3 — температура в конечном состоянии.

Так как объём удваивается при постоянном давлении, температура тоже удваивается:

T3=2T2=2×546K=1092K.

Изменение внутренней энергии:

Используем формулу для изменения внутренней энергии идеального одноатомного газа:

ΔU=32nR(T3T1).

Подставим известные значения:

ΔU=32×2×8,31×(1092273)=3×8,31×819=20400Дж.

Ответ:
Изменение внутренней энергии газа составит 20,4кДж.

Решебник

"Физика - Учебник" по предмету Физика за 10 класс.

Aвторы:

Буховцев Б.Б., Мякишев Г.Я., Сотский Н.Н.

Задание

Идеальный одноатомный газ в количестве 2 моль, находящийся при температуре 0 °С, сначала изохорно перевели в состояние, в котором давление в 2 раза больше первоначального, а затем изобарно в состояние, в котором объём в 2 раза больше первоначального. Определите изменение внутренней энергии газа.