При расширении идеального одноатомного газа его объём изменяется от 1 л до 5 л, а давление линейно уменьшается как функция объёма от 3 МПа до 1 Мпа. Вычислите работу (в кДж), совершённую газом, изменение его внутренней энергии (в кДж), а также полученное количество теплоты (в кДж). Если в результате вычислений получается не целое число, то округлите его до целого. ответы запишите через точку с запятой в указанном в условии порядке. Единицы измерения не пишите.
1. Расчет работы:
Работа может быть определена как площадь под кривой на графике зависимости давления от объема. В данном случае, кривая является линейной, поэтому формула для расчета работы примет вид: W = F * d, где F - сила (воздействующая на газ), а d - путь (изменение объема).
Для нахождения силы F, используем формулу: F = P * A, где P - давление, а A - площадь.
Для начала, найдем разность давления: ΔP = P1 - P2 = 3 МПа - 1 МПа = 2 МПа.
Затем, найдем площадь под графиком: A = (P1 + P2) * (V1 - V2) / 2 = (3 МПа + 1 МПа) * (5 л - 1 л) / 2 = 4 МПа * 4 л / 2 = 8 МПа * л.
Теперь, найдем силу F: F = P * A = 2 МПа * 8 МПа * л = 16 МПа^2 * л.
И, наконец, найдем работу W: W = F * d = 16 МПа^2 * л * (5 л - 1 л) = 16 МПа^2 * л * 4 л = 64 МПа^2 * л^2.
2. Расчет изменения внутренней энергии:
На основании первого закона термодинамики, ΔU = Q - W.
Поскольку работа W была вычислена в предыдущем пункте и равна 64 МПа^2 * л^2, нам остается найти полученное количество теплоты Q.
3. Расчет полученного количества теплоты:
Используем формулу, полученную из первого закона термодинамики: ΔU = Q - W.
Поскольку ΔU и W уже известны, можем выразить Q: Q = ΔU + W.
ΔU зависит от того, является ли процесс адиабатическим (без обмена теплотой) или нет. В данном случае, нам не дана информация о том, является ли процесс адиабатическим, поэтому предположим, что это не так и ΔU = 0.
Теперь, подставляем известные значения: Q = 0 + 64 МПа^2 * л^2 = 64 МПа^2 * л^2.
Итак, окончательные ответы на задачу:
- Работа, совершенная газом: 64 МПа^2 * л^2.
- Изменение внутренней энергии: 0 кДж (предполагаем, что процесс неадиабатический).
- Полученное количество теплоты: 64 МПа^2 * л^2.