Газ совершил работу 3*10(в 9 степени) Дж при передаче ему количества теплоты 8*10(в 9 степени) Дж. Чему равно изменение внутренней энергии газа? Охладился или нагрелся газ? Ответ…

Цель задачи — понять изменение внутренней энергии и направление нагревания.

Шаги решения:

• Обозначения и знак conventions:

  • Q — тепло, вошедшее в газ (положительно: газ нагревается от тепла). Здесь Q = 8 × 10^9 Дж.
  • W — работа, совершаемая газом над окружением (положительно, если газ выполняет работу). Здесь газ совершил работу над окружением, значит W = 3 × 10^9 Дж.
  • Первый закон термодинамики: ΔU = Q − W, где ΔU — изменение внутренней энергии.

• Подстановка: ΔU = 8×10^9 Дж − 3×10^9 Дж = 5×10^9 Дж.

• Вывод: Изменение внутренней энергии равно +5×10^9 Дж. Поскольку ΔU > 0, внутренняя энергия растет, следовательно газ нагревается (температура газа возрастает).

Дополнение (для понятности): для идеального газа увеличение внутренней энергии связано с ростом температуры, поскольку U обычно зависит от T. Но основное заключение по задаче: газ нагрелся, ΔU = +5×10^9 Дж.