Які будуть робота і внутрішня енергія криптону, якщо його об єм змінився з 15 до 20 л, за умови, що тиск залишається

Тема: Внутренняя энергия и работа газа

Описание:
Чтобы найти работу и изменение внутренней энергии криптона, используем уравнение газового состояния: PV = nRT, где P - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная и T - температура газа в абсолютной шкале.

Так как у нас задано, что давление газа остается неизменным и равным 2,0×10⁵ Па, можно сделать вывод, что и температура остается постоянной.
Объем изменился с 15 до 20 л, то есть увеличился на 5 л. Для решения задачи, нам также понадобится знать, что внутренняя энергия и работа связаны следующим уравнением: ΔU = Q - W, где ΔU - изменение внутренней энергии, Q - количество тепла, полученного или отданного газом, и W - работа, совершенная над газом.

Так как давление остается неизменным, работа газа равна нулю (W = 0), поскольку работа считается, только когда газ совершает работу или работа совершается над газом. Следовательно, изменение внутренней энергии (ΔU) равно количеству полученного или отданного тепла (Q).

Теперь можно перейти к решению задачи. ΔU = Q = nCvΔT, где Cv - молярная удельная теплоемкость при постоянном объеме для идеального газа, а ΔT - изменение температуры.

Внутренняя энергия (ΔU) равна количеству полученного или отданного тепла (Q), поэтому ΔU = Q = nCvΔT.

Если объем изменился, а давление не изменилось, то и количество вещества (n) должно оставаться неизменным. Cv также остается постоянной для идеального газа.

Теперь мы можем написать уравнение для изменения внутренней энергии: ΔU = nCvΔT.

Демонстрация:
У нас задано, что объем криптона изменился с 15 до 20 л, давление равно 2,0×10⁵ Па, количество вещества и молярная теплоемкость остаются постоянными. Нам нужно найти изменение внутренней энергии газа.

Зная формулу ΔU = nCvΔT, и учитывая, что Cv и n не меняются, можно записать ΔU = CvΔT.

Так как у нас задано, что температура газа остается постоянной, ΔT = 0. Следовательно, ΔU = CvΔT = 0.

То есть, изменение внутренней энергии газа равно нулю.

Совет:
Для лучшего понимания концепции внутренней энергии и работы газа, рекомендуется ознакомиться с основами термодинамики, законами Бойля-Мариотта, Чарльза и Гая-Люссака. Также полезно понимать, что внутренняя энергия является суммой кинетической и потенциальной энергии всех молекул вещества, а работа - это энергия, переданная или полученная от газа в форме механической работы.

Закрепляющее упражнение:
Какое изменение внутренней энергии произойдет у криптона, если его объем увеличится с 10 л до 25 л при постоянном давлении 3,0×10⁵ Па? (Предположим, что молярная удельная теплоемкость и количество вещества остаются постоянными).