А13. Идеальный газ количеством вещества 1 моль получил 100 Дж теплоты. При этом

Решение:

• Согласно первому закону термодинамики: ΔU = Q - A, где ΔU - изменение внутренней энергии, Q - полученная теплота, A - работа газа.
• Для одноатомного идеального газа внутренняя энергия U = (3/2)nRT.
• Изменение внутренней энергии: ΔU = (3/2)nRΔT.
• Если газ получил теплоту Q = 100 Дж, и при этом не совершал работу (A=0, например, при изохорном процессе), то вся теплота пошла на увеличение внутренней энергии: ΔU = 100 Дж.
• Если газ совершил работу A, то ΔU = 100 Дж - A.
• Без дополнительной информации о процессе (изобарный, изохорный, изотермический), невозможно точно определить, что произошло. Однако, если газ получил теплоту, то либо совершил работу, либо его внутренняя энергия увеличилась, либо и то, и другое.
• Вариант 1) "газ совершил работу" возможен, если ΔU < 100 Дж.
• Вариант 3) "над газом совершили работу" означает, что A < 0. Тогда ΔU = 100 Дж - (-A) = 100 Дж + A', где A' > 0. В этом случае внутренняя энергия увеличится.
• Исходя из предоставленных вариантов, наиболее вероятными сценариями, где газ получил теплоту, являются либо совершение работы, либо увеличение внутренней энергии.

Ответ: 1) газ совершил работу (и/или 3) над газом совершили работу - оба варианта возможны в зависимости от процесса)