газу передали 15 килоджоулей теплоты и совершили над ним работы в 400 джоулей, чему равно изменение внутренней энергии.

Ниже решение с пояснениями.

Идея: применяется первый закон термодинамики ΔU = Q − W, где

• Q — тепло, переданное в систему (положительно, если тепло поступает в газ);
• W — работа, совершённая системой над окружением (положительно, если газ выполняет работу).

Дано:

• Q = +15 кДж = +15000 Дж
• работа, совершаемая над газом/газом над окружением = 400 Дж. Важно определить знак W.
  • Если газ выполняет работу над окружением (обычное толкование для “работа газа”) — W = +400 Дж.
  • Если же речь о работе, которая была выполнена над газом (сжатие), то W = −400 Дж.

Сценарий 1: работа газом над окружением (обычное толкование)

• ΔU = Q − W = 15000 Дж − 400 Дж = 14600 Дж = 14.6 кДж.

Сценарий 2: работа над газом (сжатие), то W = −400 Дж

• ΔU = Q − W = 15000 Дж − (−400 Дж) = 15400 Дж = 15.4 кДж.

Итог:

• При стандартной трактовке, что газ выполняет работу над окружением, изменение внутренней энергии равно 14.6 кДж.
• Если же 400 Дж — это работа, сделанная над газом (сжатие), то ΔU = 15.4 кДж.

Чаще всего в подобных задачах предполагается именно сценарий 1 (газ выполняет работу над окружением), поэтому ответ 14.6 кДж. Если у задачи указан другой знак для W, используйте сценарий 2 и получите 15.4 кДж.