Видеоучебник / Физика / Решение задач по основам МКТ, оптике и квантовой физике / Внутренняя энергия тел. Изменение внутренней энергии

Новогодняя распродажа готовых материалов для учителей! Скидки до 50 %

Внутренняя энергия тел. Изменение внутренней энергии

Урок 7. Решение задач по основам МКТ, оптике и квантовой физике

Согласно МКТ все вещества состоят из частиц, которые находятся в непрерывном тепловом движении и взаимодействуют друг с другом. Поэтому, даже если тело неподвижно и имеет нулевую потенциальную энергию, оно обладает энергией — внутренней энергии, представляющей собой суммарную энергию движения и взаимодействия микрочастиц, составляющих тело. На этом занятии мы научимся рассчитывать значение внутренней энергии идеального газа.

Плеер: YouTube Вконтакте

Конспект урока "Внутренняя энергия тел. Изменение внутренней энергии"

Данная тема посвящена решению задач на внутреннюю энергию тел и изменение внутренней энергии.

Задача 1. Как изменится внутренняя энергия идеального газа, если его давление увеличить вдвое, а объем уменьшить в 4 раза?

ДАНО:

РЕШЕНИЕ

Запишем уравнение Менделеева — Клапейрона

Внутренняя энергия идеального газа определяется по формуле

Запишем внутреннюю энергию для двух состояний идеального газа.

Внутренняя энергия газа в начальном состоянии

Внутренняя энергия газа в конечном состоянии

Тогда

Ответ: внутренняя энергия газа уменьшится в два раза.

Задача 2. Одноатомный газ, находящийся при нормальных условиях и занимающий объем 20 л, охладили на 91 К. Определите изменение внутренней энергии газа.

ДАНО:

РЕШЕНИЕ

Изменение внутренней энергии идеального газа мы определим, как разность между конечным значением внутренней энергии и ее начальным значением

Запишем уравнения для определения внутренней энергии газа в начальном и конечном состояниях

Так как по условию задачи газ находится при нормальных условиях, то его молярной объем равен

Тогда изменение внутренней энергии идеального газа

Ответ: внутренняя энергия газа уменьшилась на 1 кДж.

Задача 3. Определите увеличение внутренней энергии одноатомного газа, находящегося под давлением 1,6 ∙ 10⁵ Па, если его объем изобарно увеличивается на 0,6 м³.

ДАНО:

РЕШЕНИЕ

Запишем формулу, по которой можно рассчитать изменение внутренней энергии идеального газа

Начальные параметры газа:

Конечные параметры газа:

Уравнение Менделеева — Клапейрона для двух состояний газа:

Тогда из системы уравнений

получаем, что

Ответ: внутренняя энергия увеличилась на 1,4 ∙ 10⁵ Дж.

Задача 4. В ходе некоторого процесса давление и объем газа изменяются таким образом, что pV ³ = const. Во сколько раз уменьшится внутренняя энергия данного газа при увеличении его объема вдвое? Масса газа постоянна.

ДАНО:

РЕШЕНИЕ

И так, в задаче рассматривается процесс изменения состояния газа. Параметры газа в начальном состоянии равны соответственно:

Конечные параметры газа:

Внутренняя энергия газа в начальном и конечном состоянии:

Запишем уравнение состояния Менделеева-Клапейрона для двух состояний

Тогда искомая величина равна

Т.к.

Ответ: внутренняя энергия газа уменьшится в 4 раза.

Задача 5. Определите изменение внутренней энергии 1 кг идеального газа, охлаждающегося при постоянном объеме, если начальная температура газа равна 423 К, а давление в результате охлаждения уменьшилось от 8,08 до 2,02 кПа. Удельная теплоемкость газа 700 Дж/(кг ∙ К).

ДАНО: