Каким образом изменялась внутренняя энергия газа после нагревания, если поршень сместился на h=30 см и давление газа

Тема: Изменение внутренней энергии газа после нагревания

Объяснение: При нагревании газа его внутренняя энергия изменяется. Это изменение связано с приходом или уходом теплоты из газа. Для вычисления изменения внутренней энергии газа используется формула:

ΔU = Q - W

где ΔU - изменение внутренней энергии газа, Q - количество теплоты, переданное газу, W - проделанная работа газа.

В данной задаче газ нагревается и поршень смещается на h=30 см. При этом давление газа остается неизменным P. Чтобы вычислить изменение внутренней энергии газа, нам необходимо вычислить работу, которую совершает газ при смещении поршня.

Формула для работы газа выглядит следующим образом:

W = P * ΔV

где P - давление газа, ΔV - изменение объема газа.

Так как формула работы газа зависит от изменения объема газа, то нам нужно выразить изменение объема газа через смещение поршня:

ΔV = S * h

где S - площадь поперечного сечения цилиндра, h - смещение поршня.

Подставляя все значения в формулу работы газа и в формулу изменения внутренней энергии, получаем:

W = P * S * h

ΔU = Q - P * S * h

Пример использования: Пусть P = 2 Па, S = 200 см², h = 30 см, Q = 1.5 * 10^5 Дж. Подставляем значения в формулу:

ΔU = 1.5 * 10^5 - 2 * 200 * 30

Совет: Для лучшего понимания концепции изменения внутренней энергии газа, рекомендуется изучить связь между теплотой и работой в термодинамике. Ознакомьтесь с принципами сохранения энергии и применением базовых формул для расчетов.

Упражнение: При нагревании газа от 20°C до 80°C его объем увеличился с 5 л до 10 л. Каким будет изменение внутренней энергии газа, если ему было передано 500 Дж теплоты? (Предполагаем, что давление газа остается постоянным).