Каково изменение внутренней энергии газа при переходе 3-4, выраженное с точностью до сотых долей МДж, в одноатомном

Предмет вопроса: Изменение внутренней энергии газа при переходе 3-4

Разъяснение:
Изменение внутренней энергии газа можно определить с помощью первого закона термодинамики, который утверждает, что изменение внутренней энергии газа равно работе, совершенной над газом плюс теплоте, переданной газу.

В данной задаче газ расширяется при нагревании, что означает, что работа совершается над газом. Также в задаче упоминается, что газ является одноатомным идеальным газом.

Изначально нас интересует изменение внутренней энергии газа при переходе 3-4. По рисунку можно заметить, что газ расширяется, а значит работа совершается над газом. Теплота, переданная газу, не указана, поэтому считаем ее равной нулю.

Таким образом, изменение внутренней энергии газа будет равно работе, совершенной над ним. Для ее определения можно использовать формулу работы при расширении газа: W = PΔV, где P - давление, ΔV - изменение объема газа.

Верно будет взять среднее давление в газе, для этого суммируем давления на старте и на финише и делим на 2: P = (P3 + P4) / 2.

Таким образом, изменение внутренней энергии газа будет равно ΔU = PΔV = ((P3 + P4) / 2) * ΔV.

Пример:
Пусть давление P3 = 2 атм, давление P4 = 6 атм, а изменение объема газа ΔV = 4 литра.

Тогда изменение внутренней энергии газа ΔU = ((2 + 6) / 2) * 4 = 4 * 4 = 16 МДж.

Совет:
Чтобы лучше понять термодинамические процессы и изменение внутренней энергии газа, полезно изучить соотношения между давлением, объемом и температурой в идеальном газе, такие как уравнение Менделеева-Клапейрона.

Задача на проверку:
Определите изменение внутренней энергии газа при переходе 3-4, если давление P3 = 3 атм, давление P4 = 5 атм, а изменение объема газа ΔV = 2 литра. Ответ округлите до сотых долей МДж.