Самостоятельная работа. Вариант 1. Часть А. В баллоне находится гелий массой 2 кг при температуре 300 К. Чему равна его внутренняя энергия? Часть В. КПД идеального теплового двигателя 45%. Какова температура нагревателя, если температура холодильника 2°C? Часть С. Газ, находящийся под давлением 10⁵ Па, изобарно расширился, совершив работу 25 Дж. Насколько увеличился объём газа?

Часть А.

1. Гелий — одноатомный идеальный газ. Его молярная масса \(M=0.004\) кг/моль, поэтому \(\nu=m/M=2/0.004=500\) моль.
2. Внутренняя энергия: \(U=\frac{3}{2}\nu RT\).
3. Подставим значения: \(U=\frac{3}{2}\cdot500\cdot8.31\cdot300=1\,869\,750\) Дж ≈ 1,87 МДж.

Часть В.

1. Температура холодильника в кельвинах: \(T_c=2+273=275\) К.
2. Для идеального теплового двигателя \(\eta=1-\frac{T_c}{T_h}\), следовательно, \(T_h=\frac{T_c}{1-\eta}\).
3. \(T_h=\frac{275}{1-0.45}=500\) К.

Часть С.

1. При изобарном расширении работа газа \(A=p\Delta V\).
2. Отсюда \(\Delta V=\frac{A}{p}=\frac{25}{10^5}=0.00025\) м³.

Ответ: А) 1,87 МДж; В) 500 К; С) объём увеличился на 0,00025 м³ (0,25 л).