Идеальный газ получил количество теплоты 200 Дж, и при этом внутренняя энергия газа уменьшилась на 100 Дж. Определить работу, совершенную внешними силами над газом.
1) 100 Дж 2) -300 Дж 3) - 200 Дж 4) 0 Дж
Идеальный газ получил количество теплоты 200 Дж, и при этом внутренняя энергия газа уменьшилась на 100 Дж. Определить работу, совершенную внешними силами над газом.
1) 100 Дж 2) -300 Дж 3) - 200 Дж 4) 0 Дж
Для решения этой задачи мы можем воспользоваться первым началом термодинамики, которое формулируется следующим образом:
[ \Delta U = Q - A, ]
где (\Delta U) — изменение внутренней энергии системы, (Q) — количество теплоты, подведенное к системе, а (A) — работа, совершенная системой.
Из условия задачи известно:
Подставим эти значения в уравнение первого начала термодинамики:
[ -100 = 200 - A. ]
Решим это уравнение относительно (A):
[ A = 200 + 100 = 300 \, \text{Дж}. ]
Это означает, что работа, совершенная системой, составляет 300 Дж. Поскольку мы ищем работу, совершенную внешними силами над газом, то она будет равна (-A), так как работа внешних сил и работа системы имеют противоположные знаки:
[ A_{\text{внешних сил}} = -300 \, \text{Дж}. ]
Таким образом, работа, совершенная внешними силами над газом, равна (-300) Дж. Правильный ответ: 2) -300 Дж.
Для идеального газа внутренняя энергия изменяется в соответствии с уравнением первого закона термодинамики: ΔU = Q - W, где ΔU - изменение внутренней энергии, Q - количество теплоты, полученное газом, W - работа, совершенная внешними силами над газом.
У нас дано, что ΔU = -100 Дж, Q = 200 Дж. Подставим это в уравнение: -100 = 200 - W.
Отсюда W = 200 + 100 = 300 Дж.
Ответ: 2) -300 Дж.
