Два моля идеального газа при температуре 300 К изохорически охлади-ли, вследствие чего его давление уменьшилось в 2 раза. Затем газ изобарически расширили так, что в конечном состоянии его температура стала равной первоначальной. Найти количество тепла, поглощенного газом в данном процессе. Постройте рисунок.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Пусть изначальное давление газа равно P, тогда после идеального процесса изохорического охлаждения его давление станет P/2. После этого изобарического расширения давление вернется к значению P, а температура также станет равной исходной, то есть 300 К.

Для нахождения количества тепла, поглощенного газом, воспользуемся первым началом термодинамики:
Q = ΔU + W,
где Q - количество тепла, поглощенного газом,
ΔU - изменение внутренней энергии газа,
W - работа, совершенная газом.

Сначала найдем изменение внутренней энергии газа:
ΔU = Cv * ΔT,
где Cv - молярная теплоемкость при постоянном объеме,
ΔT - изменение температуры.

Для идеального газа Cv = 3/2 R, где R - газовая постоянная. Тогда ΔU = (3/2)R * ΔT.

Поскольку температура в конечном состоянии равна начальной, то ΔT = 0, значит ΔU = 0.

Теперь найдем работу, совершенную газом:
W = P * ΔV,
где ΔV - изменение объема газа.

Из уравнения состояния идеального газа PV = nRT следует, что P1V1 = P2V2. Значит, P1 = P, V1 = V, P2 = P/2. Тогда V2 = 2V.

Таким образом, ΔV = V2 - V1 = 2V - V = V.

Теперь мы можем найти работу:
W = P ΔV = P V.

Таким образом, количество тепла, поглощенное газом в данном процессе, равно работе, совершенной газом:
Q = W = P * V.

Постройка рисунка, изображающего заданный процесс, будет представлять из себя график PV для каждого этапа (изохорическое охлаждение и изобарическое расширение), соединенных в данном порядке.

Надеюсь, данное объяснение поможет вам понять решение задачи. Если возникнут дополнительные вопросы, не стесняйтесь задавать.