Водород массой 6,5 г, находящийся при температуре 27 0 С, расширился вдвое при постоянном давлении за счет притока извне тепла. Найти работу расширения газа, изменение его внутренней энергии и количество теплоты, сообщенной газу.

Используем для решения первый закон термодинамики

Q = A + ΔU

Т. е. все подведенное к системе тепло Q расходуется на совершение системой работы A и на изменение ее внутренней энергии ΔU. Процесс изобарный т. е. давление остается постоянным

Р = const

Работа при изобарном процессе равна

A = p ΔV

Изменение внутренней энергии равно

ΔU = (i/2) (m/M) R ΔT

Из закона Менделеева - Клапейрона

P Δ V = (m/M) R Δ T

A = p ΔV = (m/M) RΔT = 2U/i

Сначала найдем изменение внутренней энергии

ΔU = (i/2) (m/M) RΔT

Изменение температуры ΔT = T2 - T1

Из уравнения изобарного процесса (V1/T1 = V2 / T2) T2 = T1 (V2/V1) = 300*2 = 600 K

ΔT = 300 K

ΔU = (5/2) (6,5*10^-3/2*10^-3) * 8,31*300 = 20250 Дж

Работа

A = 2U/i = 2*28250/5 = 8100 Дж

Q = A + ΔU = 20250 + 8100 = 28350 Дж