Каковы изменение внутренней энергии аргона и его температура после расширения в термостате с поршнем, где находится

Тема занятия: Изменение внутренней энергии и температура аргона после расширения

Пояснение: Изменение внутренней энергии аргона и его температуры после расширения в термостате с поршнем можно рассчитать с использованием уравнения состояния и удельной теплоемкости аргона.

Первым шагом необходимо найти работу, совершаемую расширением аргона. Работа может быть рассчитана по формуле:
\[ W = P(V_2 - V_1) \]
где \( W \) - работа, \( P \) - давление, \( V_2 \) - объем после расширения, \( V_1 \) - исходный объем.

После нахождения работы, изменение внутренней энергии будет равно работе расширения:
\[ \Delta U = W \]

Для нахождения изменения внутренней энергии необходимо учесть также изменение температуры. Расчет изменения температуры возможен с использованием формулы:
\[ \Delta U = m \cdot c \cdot \Delta T \]
где \( m \) - масса аргона, \( c \) - удельная теплоемкость аргона, \( \Delta T \) - изменение температуры.

Подставляя найденное значение работы расширения, можно решить уравнение для изменения температуры:
\[ W = m \cdot c \cdot \Delta T \]
\[ \Delta T = \frac{W}{m \cdot c} \]

Итак, изменение внутренней энергии аргона будет равно работе расширения, а новая температура будет зависеть от изменения внутренней энергии, массы аргона и его удельной теплоемкости.

Демонстрация:
Пусть \( P = 2 \, \text{атм} \), \( V_2 = 5 \, \text{л} \), \( V_1 = 2 \, \text{л} \), \( m = 0.5 \, \text{кг} \), \( c = 523 \, \text{Дж/кг·К} \).
Найдем работу расширения:
\[ W = P(V_2 - V_1) = 2 \, \text{атм} \cdot (5 \, \text{л} - 2 \, \text{л}) \]

Совет: Для лучшего понимания и решения подобных задач рекомендуется изучить термодинамику, уравнение состояния газов и удельные теплоемкости различных веществ.

Задача на проверку: Найдите изменение внутренней энергии аргона и его новую температуру после расширения в случае, если давление составляет 3 атм, объем после расширения равен 8 л, объем до расширения равен 4 л, масса аргона равна 1 кг, а удельная теплоемкость аргона составляет 600 Дж/(кг·К).