Решение Задачи по Физике: Анализ Графика P-V и Расчет Внутренней Энергии

Для решения задачи проанализируем график в осях \(P\) (давление) и \(V\) (объем). 1. Определим параметры газа в точках 2 и 4 по графику: Точка 2: Давление \(P_2 = 200\) кПа (две клетки от 100). Объем \(V_2 = 3\) л (согласно метке на оси \(V\)). Точка 4: Давление \(P_4 = 50\) кПа (половина клетки до 100). Объем \(V_4 = 4\) л (одна клетка вправо от метки 3). 2. Формула внутренней энергии идеального газа: \[U = \frac{i}{2}PV\] где \(i\) — число степеней свободы молекулы. Для водорода (\(H_2\)), который является двухатомным газом, \(i = 5\). 3. Изменение внутренней энергии на участке 2-3-4 зависит только от начального (2) и конечного (4) состояний: \[\Delta U_{234} = U_4 - U_2 = \frac{5}{2}P_4 V_4 - \frac{5}{2}P_2 V_2\] \[\Delta U_{234} = \frac{5}{2}(P_4 V_4 - P_2 V_2)\] 4. Переведем единицы измерения в систему СИ: \(P_2 = 200 \cdot 10^3\) Па \(V_2 = 3 \cdot 10^{-3}\) м\(^3\) \(P_4 = 50 \cdot 10^3\) Па \(V_4 = 4 \cdot 10^{-3}\) м\(^3\) 5. Подставим значения в формулу: \[\Delta U_{234} = \frac{5}{2} \cdot (50 \cdot 10^3 \cdot 4 \cdot 10^{-3} - 200 \cdot 10^3 \cdot 3 \cdot 10^{-3})\] \[\Delta U_{234} = 2,5 \cdot (200 - 600)\] \[\Delta U_{234} = 2,5 \cdot (-400) = -1000 \text{ Дж}\] Отрицательный знак означает, что внутренняя энергия уменьшилась. Ответ: -1000