в цилиндр попадаётся горячий воздух: Q=400Дж. одновременно газ сжимается внешней силой ъ,работа A=150Дж. Как изменилась внутренняя энергия?

Решение (детальное, с пояснениями)

Задача дает: теплопередача Q = 400 Дж в газ и работу A = 150 Дж, причём газ сжимается внешней силой. Нужно найти изменение внутренней энергии ΔU.

1. Применим первый закон термодинамики

• В общем виде: ΔU = Q + W_ext, где W_ext — работа, совершенная внешними силами над газом (то есть работа, направленная на систему; положительная, если работу выполняют над газом).

2. Определим знак W_ext

• Газ сжимают внешней силой, значит внешние силы выполняют работу над газом. Следовательно, W_ext = +150 Дж.

3. Подставим данные

• Q = +400 Дж (тепло, пришедшее в систему).
• W_ext = +150 Дж.

ΔU = Q + W_ext = 400 Дж + 150 Дж = 550 Дж.

Ответ: изменение внутренней энергии равно +550 Дж. Это значит, внутренняя энергия газa увеличилась на 550 Дж (температура, скорее всего, выросла).

Замечание по знакам

• Если использовать альтернативную формулировку ΔU = Q − W_by_system, то нужно помнить, что при сжатии газ не делает работу над окружением, а наоборот работа выполняется над газом, поэтому W_by_system = −150 Дж, и ΔU = 400 − (−150) = 550 Дж.