Решить задачу по Физике. Гелий расширяется при постоянном давлении 1 МПа. Объём изменился от 1 до 2 литров. Сообщённое газу количество теплоты равно...

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения задачи о количестве теплоты, сообщенного газу, когда он расширяется при постоянном давлении, можно использовать первый закон термодинамики и формулу для работы газа.

Известно, что работа, совершенная газом при изобарном процессе (при постоянном давлении), вычисляется по формуле:

[ W = P \Delta V, ]

где:

В данном случае давление ( P = 1 ) МПа = ( 1 \times 10^6 ) Па, начальный объём ( V_1 = 1 ) л = ( 0.001 ) м³, конечный объём ( V_2 = 2 ) л = ( 0.002 ) м³. Таким образом, изменение объёма:

[
\Delta V = V_2 - V_1 = 0.002 - 0.001 = 0.001 \text{ м}³.
]

Теперь можем найти работу:

[
W = P \Delta V = (1 \times 10^6 \, \text{Па}) \times (0.001 \, \text{м}³) = 1000 \, \text{Дж}.
]

Теперь применим первый закон термодинамики:

[
Q = \Delta U + W,
]

где ( Q ) — количество теплоты, сообщённое газу, ( \Delta U ) — изменение внутренней энергии.

Для одноатомного газа, как гелий, изменение внутренней энергии можно выразить через изменение температуры и количество вещества (число молей). Однако так как в задаче не дано изменение температуры, можно предположить, что ( \Delta U = 0 ) (что будет частным случаем), и тогда:

[
Q \approx W.
]

Таким образом, количество теплоты, сообщённое газу, будет равно:

[
Q \approx 1000 \, \text{Дж}.
]

Если необходимо учитывать изменение внутренней энергии (например, в случае, если процесс не изотермический), то нужно знать, как именно изменяется температура газа. Однако в данной задаче с данными, которые мы имеем, можно считать, что:

Ответ: ( Q = 1000 \, \text{Дж} ) (при предположении, что изменение внутренней энергии можно считать равным нулю или оно незначительно).