ID: 00017557
На рисунке показан график зависимости температуры от давления для неизменной массы идеального одноатомного газа. Газ совершил работу, равную 5 кДж. Чему равно количество теплоты, полученное газом? Ответ приведите в килоджоулях.
Источник: ФИПИ
A=5 кДж (работа газа)
С графика: точки 1 и 2 лежат на одной горизонтали T=300 К (давление падает с 4\cdot10^5 до 1\cdot10^5 Па)
Найти: количество теплоты Q - ?
Сначала разберёмся, что за процесс на рисунке. Обе точки, 1 и 2, стоят на одной высоте — при одной и той же температуре T=300 К. Значит температура газа не меняется: это изотермический процесс. Стрелка идёт от 1 к 2 (давление уменьшается) — газ при этом расширяется и совершает положительную работу.
Главный момент: у идеального газа внутренняя энергия зависит только от температуры. Температура постоянна, поэтому внутренняя энергия не меняется: \Delta U=0.
Запишем первый закон термодинамики:
Q=\Delta U+A.
Так как \Delta U=0, вся подведённая теплота целиком превращается в работу газа:
Q=A=5 кДж.
(То, что газ одноатомный, здесь не важно: при изотерме \Delta U=0 независимо от числа атомов.)
Ответ: Q=5 кДж.