При изобарном (постоянном давлении) нагревании газа изменение внутренней энергии можно рассчитать с использованием первого закона термодинамики, который выражается формулой:
[
\Delta U = Q - A,
]
где:
- ( \Delta U ) — изменение внутренней энергии,
- ( Q ) — количество теплоты, переданного системе,
- ( A ) — работа, совершенная системой.
При изобарном процессе работа, совершаемая газом, может быть выражена через изменение объема ( \Delta V ) и давление ( P ):
[
A = P \Delta V.
]
Таким образом, если в процессе нагревания объём газа увеличивается, то работа будет равна ( P \Delta V ), и эта работа будет отнимать от количества теплоты ( Q ).
Для гелия, который является идеальным газом, при нагревании при постоянном давлении работа, совершаемая газом, будет всегда больше нуля, если он расширяется. Однако в условиях задачи не указано, подразумевает ли процесс изменение объема или работа газа равна нулю.
Если принять, что работа в данном процессе равна нулю (например, если объём газа не изменялся), тогда:
[
\Delta U = Q - 0 = Q = 100 , Дж.
]
Итак, изменение внутренней энергии гелия при изобарном нагревании, если работа равна нулю, составляет 100 Дж.
