Какое изменение произойдет во внутренней энергии газа, если сила, прикладываемая к поршню, увеличится в 2,5 раза? Ответ

Для решения этой задачи нам понадобятся законы термодинамики и идеальный газовый закон.

Внутренняя энергия газа зависит от его температуры и количества вещества. Она может меняться при изменении температуры, количества вещества и выполняемой работы над газом. В данном случае мы рассматриваем изменение внутренней энергии газа только из-за изменения силы, прикладываемой к поршню.

Сила, прикладываемая к поршню, связана с давлением газа на поршень. По идеальному газовому закону, давление и объем газа связаны соотношением \(P \cdot V = n \cdot R \cdot T\), где \(P\) - давление газа, \(V\) - его объем, \(n\) - количество вещества газа, \(R\) - универсальная газовая постоянная, \(T\) - температура газа.

Так как мы рассматриваем только изменение силы, прикладываемой к поршню, остальные параметры газа остаются неизменными. Пусть сила, прикладываемая к поршню, изначально составляет \(F\), тогда измененная сила составит \(2.5 \cdot F\).

Сила, прикладываемая к поршню, выполняет работу над газом. Количество работы, выполненной силой, равно произведению модуля силы на перемещение газа, то есть \(A = F \cdot s\), где \(A\) - совершенная работа, \(F\) - сила, \(s\) - перемещение газа.

Поскольку внутренняя энергия газа может меняться только за счет работы, выполненной над газом, изменение внутренней энергии газа будет равно измененной совершенной работе. Пусть изменение внутренней энергии газа составит \(U\), тогда

\[U = (2.5 \cdot F) \cdot s\]

Таким образом, изменение внутренней энергии газа будет равно произведению измененной силы на перемещение газа. Ответ будет зависеть от значений силы и перемещения, которые не указаны в условии задачи.