Определите внутреннюю энергию одноатомного газа, который имеет объем 1 литр. Исходное давление газа

Объяснение:
Внутренняя энергия одноатомного газа зависит только от средней кинетической энергии его молекул. При изотермическом расширении объем газа увеличивается без изменения температуры. Таким образом, внутренняя энергия газа остается постоянной, так как средняя кинетическая энергия его молекул не изменяется.

Для определения внутренней энергии одноатомного газа достаточно знать его среднюю кинетическую энергию. Средняя кинетическая энергия молекул газа может быть выражена через температуру и постоянную Больцмана.

Формула для вычисления средней кинетической энергии одной молекулы газа:

KE_avg = (3/2) * k * T,

где KE_avg — средняя кинетическая энергия одной молекулы газа, k — постоянная Больцмана (k ≈ 1.38 * 10^-23 Дж/К), T — абсолютная температура в Кельвинах.

Так как средняя кинетическая энергия молекул газа не меняется при изотермическом расширении, то и внутренняя энергия газа остается постоянной.

Пример использования:
Для данной задачи нам необходимо знать температуру газа. Предположим, что наш газ находится при комнатной температуре 20°C (или 293 К). Подставим значения в формулу:

KE_avg = (3/2) * k * T = (3/2) * 1.38 * 10^-23 * 293 = 6.01 * 10^-21 Дж

Таким образом, средняя кинетическая энергия одной молекулы газа составляет 6.01 * 10^-21 Дж.

Совет:
Для лучшего понимания концепции внутренней энергии и изотермического расширения одноатомного газа, рекомендуется изучить физические принципы, связанные с кинетической теорией газов и термодинамикой.

Задание для закрепления:
Определите внутреннюю энергию одноатомного газа, если его объем составляет 2 литра, а температура газа равна 27°C (или 300 K).