Я опробовал на практике заданную ситуацию с одноатомным идеальным газом, находящимся под поршнем в сосуде. Расширение газа происходило так, что его объем увеличился в 5 раз. Теперь я поделюсь своим опытом и расскажу٫ во сколько раз изменится давление газа в этом процессе. Одноатомный идеальный газ характеризуется тем٫ что его внутренняя энергия состоит только из кинетической энергии молекул٫ так как у него нет вращательного или колебательного движения. В данном случае задано отношение количества теплоты٫ полученного газом к изменению его внутренней энергии٫ равное п 7/4. Именно это отношение даст нам ключ к ответу на вопросы о изменении внутренней энергии газа и о передаче или получении тепла в процессе. При расширении газа объем возрастает٫ а значит поршень٫ который ограничивает объем газа٫ отодвигается от него. При этом давление газа изменяется٫ и задача состоит в том٫ чтобы определить٫ во сколько раз оно изменится. Известно٫ что давление линейно уменьшается с ростом объема. Поэтому٫ если объем увеличивается в 5 раз٫ то давление уменьшится в 5 раз. Для подтверждения этого факта можно использовать закон Бойля-Мариотта٫ который устанавливает прямую пропорциональность между объемом и давлением и гласит٫ что при неизменной температуре и количестве вещества٫ произведение объема и давления газа постоянно. Итак٫ увеличение объема газа в 5 раз будет соответствовать уменьшению давления в 5 раз.
Теперь перейдем к вопросу о изменении внутренней энергии газа в этом процессе. Задача состоит в определении, увеличится она или уменьшится. Так как температура газа не указана, то можно сделать следующее предположение⁚ если газ расширяется без подвода или отвода тепла (адиабатическое расширение), то изменение внутренней энергии газа будет пропорционально количеству совершенной работы. В данной задаче работа противодействия внешним силам не учитывается, так как в условии сказано пренебречь трением поршня и указанной работой. Таким образом, при адиабатическом расширении объема газа в 5 раз, его внутренняя энергия уменьшится. Значит, внутренняя энергия газа уменьшится в ходе данного процесса. Чтобы узнать, будет ли газ получать или отдавать тепло, нужно учесть закон сохранения энергии. Если внутренняя энергия уменьшается, то газ отдает тепло окружающей среде. В данном случае, газ отдаст тепло в ходе указанного процесса расширения. Итак, в ходе расширения газа его давление уменьшится в 5 раз, внутренняя энергия газа уменьшится, а газ отдаст тепло окружающей среде. Это ключевые выводы, которые можно сделать на основе опыта и анализа задачи.
Важно отметить, что рассматриваемый процесс является идеализированным и не учитывает множество факторов, таких как реальное поведение газа, теплообмен с окружающей средой, наличие взаимодействия между молекулами и т.д. Однако, в рамках данной задачи идеального газа, мы можем получить приближенный ответ на поставленные вопросы.