Водород массой 40 г, имевший температуру 300 К, адиабатно расширяется, увеличив объем в 3 раза. Определить полную работу, совершенную газом, количество теплоты и изменение внутренней энергии газа.

Хорошо, давайте разберем этот вопрос шаг за шагом.

Первым шагом в решении этой задачи будет определение количества вещества газа. Мы можем использовать формулу связи массы вещества, его молярной массы и количества вещества:

n = m/M,

где n - количество вещества (в молях), m - масса вещества (в граммах), M - молярная масса вещества (в г/моль).

В данном случае, у нас есть масса водорода, равная 40 г. Молярная масса водорода равна 2 г/моль. Подставим значения в формулу:

n = 40 г / 2 г/моль = 20 моль.

Теперь перейдем к определению работы, совершенной газом. Для этого воспользуемся формулой работы:

W = P * ΔV,

где W - работа (в Дж), P - давление (в Па), ΔV - изменение объема (в м³).

В данной задаче сказано, что газ адиабатно (без обмена теплом с окружающей средой) расширяется, увеличив объем в 3 раза. Поскольку нам не дано значение давления, мы не можем найти работу газа.

Далее, мы можем определить количество теплоты, совершенное газом. Поскольку процесс адиабатный, то можно использовать первый закон термодинамики:

ΔU = Q - W,

где ΔU - изменение внутренней энергии (в Дж), Q - количество теплоты (в Дж), W - работа (в Дж).

Так как процесс адиабатный, не происходит теплового обмена с окружающей средой, значит, Q = 0.

Теперь мы можем использовать этот факт для определения изменения внутренней энергии газа:

ΔU = -W,

где ΔU - изменение внутренней энергии (в Дж), W - работа (в Дж).

Мы уже знаем, что совершенная работа равна 3PΔV.

Итак, ответы на вопросы:

Полная работа, совершенная газом: По условию задачи не дано значение давления, поэтому нам не удалось определить работу газа.

Количество теплоты, совершенное газом: Поскольку процесс адиабатный, то Q = 0.

Изменение внутренней энергии газа: ΔU = -W = 3PΔV.

Поскольку нам не дано значение давления, мы не можем определить изменение внутренней энергии газа.

Надеюсь, эта информация полезна для вас. Если у вас возникнут еще вопросы, не стесняйтесь задавать их.