3. Азот N₂ массой 10 г расширяется изотермически при температуре −20 °C, изменяя давление от 202 до 101 кПа. Определить работу расширения, изменение внутренней энергии азота и количество сообщённой ему теплоты.

Для идеального газа при изотермическом процессе внутренняя энергия не изменяется. При постоянной температуре давление уменьшается вдвое, значит объём увеличивается вдвое.

1. Количество вещества: n = 10/28 ≈ 0,357 моль. Температура: T = −20 + 273 = 253 K.
2. Работа изотермического расширения: A = nRT ln(p₁/p₂) = 0,357 · 8,31 · 253 · ln(202/101) ≈ 520 Дж.
3. Так как температура постоянна, ΔU = 0.
4. По первому началу термодинамики Q = ΔU + A = A.

Ответ: A ≈ 520 Дж; ΔU = 0; Q ≈ 520 Дж.