Определить изменение внутренней энергии 1 кг газа Н ( водород), охлаждающегося при постоянном объеме, если его начальная температура 423 К, а давление в результате

охлаждения уменьшилось от 8,08 Па до 2,02 Па.​

Для определения изменения внутренней энергии газа, мы можем использовать первый закон термодинамики, который утверждает, что изменение внутренней энергии газа равно работе, совершенной над газом, плюс изменение его теплоты.

В данном случае говорится, что газ охлаждается при постоянном объеме, значит работа, совершенная над газом, будет равна нулю. Это происходит потому, что работа, совершенная над газом, определяется изменением его объема, а в данном случае объем остается неизменным.

Значит, мы можем сосредоточиться только на изменении теплоты внутренней энергии газа. Изменение теплоты определяется следующим уравнением:

ΔQ = mCΔT,

где ΔQ - изменение теплоты, m - масса газа, C - удельная теплоемкость газа, ΔT - изменение температуры.

Удельная теплоемкость водорода равна примерно 14,3 Дж/(кг·К). Мы знаем массу газа, которая равна 1 кг.

Теперь мы можем использовать данные из вопроса, чтобы решить уравнение. При начальной температуре 423 К и давлении 8,08 Па, температура газа уменьшилась до неизвестного значения, а давление уменьшилось до 2,02 Па.

ΔT = Tконечная - Tначальная = Tконечная - 423.

Также нам дано, что давление уменьшилось от 8,08 Па до 2,02 Па. Из уравнения состояния идеального газа PV = nRT, где P - давление, V - объем, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная и T - абсолютная температура, мы можем сделать вывод, что давление и температура обратно пропорциональны.

Таким образом, мы можем записать:

Pначальное / Tначальная = Pконечное / Tконечная.

Вставляя известные значения, получим:

8,08 / 423 = 2,02 / Tконечная.

Теперь мы можем решить это уравнение относительно Tконечная:

Tконечная = (2,02 * 423) / 8,08.

Таким образом, мы находим Tконечная, которое равно примерно 105,5 К.

Теперь мы можем использовать найденные значения, чтобы определить изменение теплоты:

ΔQ = mCΔT = 1 * 14,3 * (105,5 - 423) = -5352,25 Дж.

Итак, изменение внутренней энергии 1 кг газа Н, охлаждающегося при постоянном объеме, составляет примерно 5352,25 Дж и отрицательно, что означает, что газ потерял энергию в виде теплоты.