Номер 25, страница 60, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Молекулярная физика и термодинамика. Глава VI. Термодинамика. Параграф 31. Первый закон термодинамики - номер 25, страница 60.

Условие.

25. Какую работу совершил газ данной массы, если его внутренняя энергия увеличилась от 100 Дж до 500 Дж и при этом газу передали количество теплоты 2 кДж?

Решение 2.

Дано:

Начальная внутренняя энергия $U_1 = 100 \text{ Дж}$

Конечная внутренняя энергия $U_2 = 500 \text{ Дж}$

Переданное количество теплоты $Q = 2 \text{ кДж}$

В системе СИ:

$Q = 2 \text{ кДж} = 2 \cdot 1000 \text{ Дж} = 2000 \text{ Дж}$

Найти:

Работу газа $\text{A}$.

Решение:

Для решения этой задачи используется первый закон термодинамики. Согласно этому закону, количество теплоты ($\text{Q}$), переданное термодинамической системе, идет на изменение ее внутренней энергии ($\Delta U$) и на совершение системой работы ($\text{A}$) над внешними силами.

Формула первого закона термодинамики выглядит следующим образом:

$Q = \Delta U + A$

1. Первым шагом найдем изменение внутренней энергии газа ($\Delta U$). Оно вычисляется как разность между конечной ($U_2$) и начальной ($U_1$) внутренней энергией:

$\Delta U = U_2 - U_1$

Подставим значения из условия:

$\Delta U = 500 \text{ Дж} - 100 \text{ Дж} = 400 \text{ Дж}$

2. Теперь, зная изменение внутренней энергии и количество теплоты, переданное газу, мы можем определить работу, которую совершил газ. Выразим работу $\text{A}$ из формулы первого закона термодинамики:

$A = Q - \Delta U$

3. Подставим в эту формулу числовые значения величин, выраженные в единицах системы СИ (Джоулях):

$A = 2000 \text{ Дж} - 400 \text{ Дж} = 1600 \text{ Дж}$

Полученное значение можно также выразить в килоджоулях: $1600 \text{ Дж} = 1.6 \text{ кДж}$.

Ответ: работа, совершённая газом, составляет $1600 \text{ Дж}$.