Как изменится внутренняя энергия, работа газа и количество теплоты в каждом из процессов, если кислород массой 0,32

Для решения этой задачи, нам понадобятся формулы, связанные с первым законом термодинамики:

\[
\Delta U = Q - W
\]

где \(\Delta U\) - изменение внутренней энергии газа, \(Q\) - изменение удельной теплоты газа, и \(W\) - совершенная газом работа.

В данном случае, первая часть процесса представляет собой адиабатическое расширение газа, поэтому изменение удельной теплоты будет равно нулю (\(Q = 0\)), так как нет теплообмена с окружающей средой.

Соответственно, формула для первой части процесса будет:

\[
\Delta U_1 = -W_1
\]

Теперь нам нужно вычислить работу \(W_1\). Для этого мы можем использовать следующую формулу для работы в адиабатическом процессе идеального газа:

\[
W_1 = \frac{{nR}}{{\gamma - 1}} \left( T_1 - T_2 \right)
\]

Где \(n\) - количество вещества газа, \(R\) - универсальная газовая постоянная, \(\gamma\) - показатель адиабаты газа, \(T_1\) - начальная температура газа, \(T_2\) - конечная температура газа.

Для кислорода \(O_2\) массой \(m = 0,32 \, \text{кг}\), количество вещества \(n\) можно вычислить по формуле:

\[
n = \frac{m}{M}
\]

Где \(M\) - молярная масса кислорода.

Подставляя все значения в формулу для работы \(W_1\), получим:

\[
W_1 = \frac{{mR}}{{M(\gamma - 1)}} \left( T_1 - T_2 \right)
\]

Вторая часть процесса - изохорическое нагревание. В этом случае, газ не меняет свой объем, поэтому работа газа будет равна нулю (\(W_2 = 0\)).

Изохорическое нагревание необходимо только для компенсации изменения внутренней энергии газа. Поэтому, изменение внутренней энергии будет равно изменению удельной теплоты (\(\Delta U_2 = Q_2\)).

Теперь мы можем перейти к вычислению всех величин для данного процесса.

Сначала, нужно вычислить количество вещества \(n\) используя массу кислорода \(m\) и молярную массу \(M\) кислорода:

\[
n = \frac{{m}}{{M}}
\]

Далее, подставляем начальную (\(T_1\)) и конечную (\(T_2\)) температуры в каждую формулу и вычисляем оставшиеся величины.

Полученные значения можно использовать, чтобы ответить на вопрос задачи о изменении внутренней энергии, работе и количестве теплоты в каждом из процессов.