У циліндрі, під поршнем, міститься гелій. Зафіксувавши тиск на постійному рівні, матеріял нагрітий, і для цього було

Суть вопроса: Робота і зміна внутрішньої енергії газу

Пояснення: Перед тим як розв"язати цю задачу, давайте розберемося в основних поняттях.
Внутрішня енергія газу - це сума всіх енергій молекул газу, які хаотично рухаються. Зазвичай ми вимірюємо її у джоулях.
Робота, здійснена газом - це робота, яку виконують газові молекули при зміні об"єму газу. Цю роботу можна вимірювати в джоулях або інших одиницях роботи.
Відносно внутрішньої енергії газу та роботи, важливо знати перше правило термодинаміки, яке говорить, що зміна внутрішньої енергії газу відбувається через виконану роботу та отриману або віддану кількість тепла.

У даній задачі нагрівання газу зумовило зміну внутрішньої енергії газу. Оскільки тиск залишився постійним, то згідно першого правила термодинаміки можемо записати наступну формулу:

ΔU = Q - W

Де ΔU - зміна внутрішньої енергії газу, Q - кількість тепла, W - робота, здійснена газом.

В даному випадку, Q дорівнює 10 кДж (10 тисяч джоулів), оскільки було спожито 10 кДж тепла. Зафіксувавши тиск, робота W дорівнює нулю.

Отже,

ΔU = 10 кДж - 0 = 10 кДж.

Отже, зміна внутрішньої енергії газу становить 10 кДж.

Приклад використання:
У ціліндрі, який містить гелій, зафіксовано тиск і під час нагрівання спожито 10 кДж тепла. Яка зміна внутрішньої енергії газу та яка робота була здійснена газом?

Адвайс: Для зрозуміння концепцій роботи та зміни внутрішньої енергії газу, корисно детально вивчити перше правило термодинаміки та розглянути приклади, які мають відношення до цих понять. Розуміння базових принципів термодинаміки допоможе легше розв"язувати задачі цього типу.

Вправа:
У цементному заводі під час змішування цементу з водою здійснюється робота газу, але надлишкове тепло також втрачається. Як змінюється внутрішня енергія газу, якщо віддано 500 Дж тепла, а виконана робота дорівнює 300 Дж?