Газу сообщили количество теплоты Q - 400 Дж, при этом сила давления газа совершила работу А = 200 Дж. Найдите изменение внутренней энергии газа.

Процессы, описанные в данной задачи, объясняются первым законом термодинамики. Поэтому полезно будет вспомнить его формулировку и определение основных понятий термодинамики.

Первый закон термодинамики

Термодинамика - это наука, раздел физики, изучающая способы передачи и превращения энергии в макроскопических системах. Проще говоря, термодинамика изучает тепловые явления.

Первый закон термодинамики описывает следующие положения:

энергия переходит из одного вида в другой в течении различных физических процессов. То есть энергия не создаётся сама по себе и не исчезает бесследно, а внутренняя энергия изолированной системы остаётся без изменений; изменение внутренней энергии неизолированный системы определяется как разница между количеством теплоты, переданной системе, и работой, которую система произвела над внешними силами; из второго положения следует, что количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы над внешними силами;

Первый закон термодинамики можно описать формулой:

Q = ΔU + A, где

Q - количество теплоты, полученное системой, Дж;

ΔU - изменение внутренней энергии неизолированный системы;

А - работа, совершенная системой над внешними силами, Дж;

Разберем основные понятия данного закона.

Основные понятия термодинамики

Внутренняя энергия (U) - энергия случайных молекул, находящихся в хаотичном движении.

Теплота (Q) - количество энергии, которое тело теряет или получает во время теплообмена с окружающей средой; энергия, которую передаёт объект с более высокой температурой объекту с менее высокой температурой.

Работа (А) - сила, необходимая системе для изменения внутренней энергии.

Решение задачи по термодинамике

В условии задачи сказано, что газу сообщили количество теплоты, равное 400 Дж, при этом сила давления газа совершила работу в 200 Дж. То есть:

Q = 400 Дж,

А = 200 Дж.

Необходимо найти изменение внутренней энергии газа:

ΔU = ?

Используя первый закон термодинамики, рассчитаем изменение внутренней энергии:

Q = ΔU + A.

Отсюда:

ΔU = Q - A = 400 Дж - 200 Дж = 200 Дж.

Ответ: изменение внутренней энергии газа составило 200 Дж.

Согласно первому закону термодинамики:

∆U = Q - A, где ∆U - изменение внутренней энергии газа при сообщении ему тепла, Q - количество теплоты, которое было передано газу (Q = 400 Дж), A - работа совершенная газом (А = 200 Дж).

Рассчитаем изменение внутренней энергии газа:

∆U = Q - A = 400 - 200 = 200 Дж.

Ответ: Изменение внутренней энергии газа равно 200 Дж.