Для решения этой задачи нам нужно использовать понятие изменения внутренней энергии идеального газа при нагревании. Внутренняя энергия идеального одноатомного газа определяется только его температурой и зависит от числа молей ( n ), числа степеней свободы и температуры ( T ). Уравнение для изменения внутренней энергии идеального газа при изохорическом (при постоянном объеме) процессе выглядит следующим образом:
[
\Delta U = n \cdot C_v \cdot \Delta T
]
где:
- ( \Delta U ) — изменение внутренней энергии,
- ( n ) — количество вещества в молях,
- ( C_v ) — молярная теплоёмкость при постоянном объёме,
- ( \Delta T ) — изменение температуры.
Для одноатомного идеального газа (например, аргона) молярная теплоёмкость при постоянном объёме ( C_v ) равна (\frac{3}{2} R), где ( R ) — универсальная газовая постоянная, равная примерно 8.31 Дж/(моль·К).
Итак, подставим значения в уравнение:
[
250 \, \text{Дж} = 2 \, \text{моль} \cdot \frac{3}{2} \cdot 8.31 \, \text{Дж/(моль·К)} \cdot \Delta T
]
Решая это уравнение относительно ( \Delta T ), получаем:
[
250 = 2 \cdot 1.5 \cdot 8.31 \cdot \Delta T
]
[
250 = 24.93 \cdot \Delta T
]
[
\Delta T = \frac{250}{24.93} \approx 10.03 \, \text{К}
]
Таким образом, повышение температуры аргона при заданном изменении внутренней энергии составит примерно 10.03 К.