Термодинамика — Задание 23 ЕГЭ по физике №00018086

Идея

Слово «адиабатический» — главная подсказка. Оно значит, что газ не обменивается теплом с окружением: $Q=0$. Тогда первое начало термодинамики $Q=\Delta U + A_{газа}$ превращается в $0=\Delta U + A_{газа}$, то есть работа самого газа $A_{газа}=-\Delta U$. А внешние силы при сжатии работают «против» газа, поэтому их работа равна $A_{внеш}=-A_{газа}=\Delta U$. Вывод простой: вся работа внешних сил целиком ушла в рост внутренней энергии газа.

Шаг 1. Внутренняя энергия одноатомного газа

Аргон — одноатомный газ, у него число степеней свободы $i=3$, и изменение внутренней энергии $\Delta U=\frac{3}{2}\nu R\Delta T$. Количество вещества находим через молярную массу аргона $M=0{,}040$ кг/моль:

$\nu=\dfrac{m}{M}=\dfrac{0{,}120}{0{,}040}=3$ моль.

Шаг 2. Считаем работу

$A_{внеш}=\Delta U=\dfrac{3}{2}\nu R\Delta T=\dfrac{3}{2}\cdot 3\cdot 8{,}31\cdot 150\approx 5609$ Дж $\approx 5{,}6$ кДж.