При нагревании идеального одноатомного газа, изменение внутренней энергии связано с изменением температуры. Для одноатомного газа изменение внутренней энергии можно выразить через температуру с использованием следующей формулы:
\[ \Delta U = \frac{3}{2} n R \Delta T, \]
где \( \Delta U \) — изменение внутренней энергии, \( n \) — количество вещества в молях, \( R \) — универсальная газовая постоянная, \( \Delta T \) — изменение температуры.
Если дано, что изменение внутренней энергии составляет 5% от начальной внутренней энергии, это можно записать как:
\[ \Delta U = 0.05 U_1, \]
где \( U_1 \) — начальная внутренняя энергия.
Эквивалентно, изменение температуры может быть выражено как:
\[ \Delta T = T_2 - T_1. \]
Итак, при нагревании от температуры \( t_1 \) (7°C, что соответствует 280 K) к температуре \( t_2 \), можно выразить изменение температуры:
\[ \Delta T = T_2 - T_1 = T_2 - 280 K. \]
Подставив это значение в уравнение изменения внутренней энергии, получаем:
\[ 0.05 U_1 = \frac{3}{2} n R (T_2 - 280). \]
Чтобы найти \( T_2 \), необходимо знать общее изменение внутренней энергии \( U_1 \), но в данном случае мы можем рассмотреть только проценты.
Для одноатомного газа:
\[ U_1 = \frac{3}{2} n R T_1. \]
Таким образом,
\[ \Delta U = 0.05 \cdot \frac{3}{2} n R T_1 \] \[ 0.05 \cdot \frac{3}{2} n R (T_2 - T_1) = \frac{3}{2} n R \cdot \frac{5}{100} T_1. \]
Сокращая на \( \frac{3}{2} n R \):
\[ 0.05 (T_2 - T_1) = 0.05 T_1. \]
Следовательно,
\[ T_2 - T_1 = T_1. \] \[ T_2 = T_1 + T_1 = 2T_1. \]
Это значит, если \( T_1 = 280 \) K, то \( T_2 = 560 \) K, что в градусах Цельсия будет:
\[ t_2 = 560 - 273.15 ≈ 286.85 °C. \]
Таким образом, при нагревании идеального одноатомного газа от температуры \( t_1 = 7°C \) его температура \( t_2 \) станет около 286.85°C.
