Какая работа выполняется внешними силами при изменении состояния идеального одноатомного газа на pT-диаграмме, если

Пугающая_Змея

41

В данной задаче речь идет о представлении работы, которую выполняют внешние силы при изменении состояния идеального одноатомного газа на pT-диаграмме, когда газ отдает 35 кДж теплоты.

Для начала, давайте рассмотрим, что представляет собой pT-диаграмма. pT-диаграмма позволяет нам отобразить изменения давления (p) и температуры (T) газа в процессе его состояния. Для идеального одноатомного газа, как в нашем случае, работа, которую выполняют внешние силы, может быть представлена в виде площади под кривой на pT-диаграмме.

Используя первый закон термодинамики, который утверждает, что изменение внутренней энергии газа равно разности теплоты, полученной или отданной газом, и работы, сделанной над газом, мы можем записать следующее уравнение:

\(\Delta U = Q - W\),

где \(\Delta U\) - изменение внутренней энергии газа, \(Q\) - теплота, полученная или отданная газом, и \(W\) - работа, сделанная над газом.

В нашем случае, газ отдает 35 кДж теплоты, поэтому \(Q = -35\) кДж (знак "-" означает отдачу теплоты).

Теперь нам необходимо рассчитать изменение внутренней энергии газа (\(\Delta U\)), используя уравнение идеального газа для одноатомного газа:

\(\Delta U = \frac{3}{2} n R \Delta T\),

где \(n\) - количество молей газа, \(R\) - универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/(моль·К), и \(\Delta T\) - изменение температуры газа.

Обратите внимание, что в этом случае мы использовали \(\frac{3}{2}\), так как одноатомный газ имеет три степени свободы для движения: три координаты в пространстве.

Теперь мы можем сосчитать \(\Delta T\). Но, учитывая, что внутренняя энергия - функция состояния, изменение внутренней энергии не зависит от пути, по которому происходит изменение состояния газа. А значит, \(\Delta U = 0\), так как внутренняя энергия не меняется.

Таким образом, уравнение становится:

\(0 = -35 - W\).

Из этого уравнения мы можем легко найти значение работы:

\(W = -(-35) = 35\) кДж.

Ответ: Работа, выполняемая внешними силами при изменении состояния идеального одноатомного газа на pT-диаграмме, когда газ отдает 35 кДж теплоты, равна 35 кДж.