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.)