[Вопрос решен] Одноатомный идеальный газ, находящийся под поршнем в некотором...

Одноатомный идеальный газ, находящийся под поршнем в некотором сосуде, расширяют так, что его объём увеличивается в 5 раз. Определите, во сколько раз изменится при этом давление газа. Известно, что отношение количества теплоты, полученного в ходе данного процесса к изменению его внутренней энергии равно п = 7/4. Учтите, что давление линейно уменьшается с ростом объёма. Трением поршня пренебречь. Ответьте на вопросы: увеличится или уменьшится внутренняя энергия газа в ходе данного процесса? Газ получит тепло или отдаст его в ходе указанного процесса?

(1) Смотреть решение

Ответ нейросети AfinaAI

Меня зовут Алексей, и я хочу рассказать вам о своем опыте с одноатомным идеальным газом, находящимся под поршнем и проходящим процесс расширения.​В данной задаче нам необходимо определить, во сколько раз изменится давление газа, когда его объем увеличится в 5 раз.​ Также нам известно, что отношение количества теплоты, полученного газом в процессе расширения, к изменению его внутренней энергии составляет 7/4.​Для решения этой задачи воспользуемся формулой для работы, совершаемой в расширяющемся газе⁚

A ΔU Q,

где A — работа, совершенная газом, ΔU ⸺ изменение его внутренней энергии, Q ⸺ количество теплоты, полученное газом.​В данном случае работа, выполняемая газом, будет равна 0, так как трения поршня мы пренебрегаем. Таким образом, формула принимает вид⁚

0 ΔU Q.​Мы также знаем٫ что отношение количества теплоты٫ полученного газом в ходе процесса расширения٫ к изменению его внутренней энергии равно 7/4.​ Это можно записать следующим образом⁚
Q / ΔU 7/4.​
Теперь давайте разберемся с изменением внутренней энергии газа.​ В данном случае газ выполняет работу над окружающей средой, поэтому его внутренняя энергия уменьшится в процессе расширения.​Теперь давайте найдем количество теплоты, полученное в ходе процесса расширения. Мы знаем, что давление уменьшается линейно с ростом объема газа.​ Если объем увеличивается в 5 раз, то давление уменьшится в 1/5. Таким образом, изменение давления составит 1/5 ⸺ 1 -4/5.Теперь воспользуемся уравнением состояния идеального газа⁚

PV nRT,


где P — давление, V, объем, n ⸺ количество вещества, R, универсальная газовая постоянная, T — температура.​Если умножить это уравнение на n и поделить на V, получим⁚

P nRT/V.​Таким образом, при изменении объема в 5 раз, давление изменится в обратную сторону, то есть P’ -5P.​Теперь мы можем записать отношение количества теплоты к изменению внутренней энергии⁚

Читайте также  Смачиваемый капилляр радиусом 5 мм опущен в резервуар с жидкостью. Резервуар помещают на платформу и поднимают вертикально вверх с ускорением 4 м/с². Определи высоту жидкости в капилляре, учитывая физические параметры жидкости: плотность – 800 кг/м³, коэффициент поверхностного натяжения – 24 MH/M.

Q / ΔU -4/5,

или

Q (-4/5)ΔU.​Теперь мы можем записать уравнение⁚

(-4/5)ΔU 7/4ΔU.​
Из этого уравнения следует, что ΔU равно нулю.​ То есть внутренняя энергия газа не изменится в ходе данного процесса.​
Теперь ответим на вопрос о теплоте. Исходя из уравнения работы, 0 ΔU Q٫ и того факта٫ что ΔU 0٫ мы можем сделать вывод о том٫ что количество теплоты٫ полученное газом٫ будет равно 0.​ То есть газ не получит тепло и не отдаст его в ходе данного процесса.​
В итоге, при расширении одноатомного идеального газа под поршнем в 5 раз٫ его давление изменится в 5 раз в обратную сторону٫ внутренняя энергия газа не изменится٫ а количество теплоты٫ полученное газом٫ будет равно 0.​

AfinaAI