При изотермическом расширении идеального газа температура системы остается постоянной. В соответствии с первым законом термодинамики, изменение внутренней энергии идеального газа, которое зависит только от температуры, равно нулю при изотермическом процессе. Это означает, что вся подведенная к газу теплота идет на совершение работы.
Первый закон термодинамики записывается в виде:
[
\Delta U = Q - A
]
где
- (\Delta U) — изменение внутренней энергии,
- (Q) — количество теплоты, подведенной к системе,
- (A) — работа, совершенная системой.
Для изотермического процесса в идеальном газе (\Delta U = 0). Следовательно, уравнение упрощается до:
[
0 = Q - A
]
Отсюда следует, что количество теплоты (Q), подведенное к газу, полностью преобразуется в работу (A):
[
A = Q
]
В данной задаче количество теплоты, подведенное к газу, равно 10 Дж. Следовательно, работа, совершенная газом, также будет равна 10 Дж.
Таким образом, при изотермическом расширении идеального газа, которому сообщили 10 Дж теплоты, работа, совершенная газом, составляет 10 Дж.