(Originais Teachy 2023) - Frage Sehr schwierig von Physik

Betrachten Sie ein geschlossenes thermodynamisches System, das aus einem idealen, monoatomaren Gas besteht, das sich zunächst im Zustand A befindet, mit dem Druck pA, dem Volumen VA und der Temperatur TA. Das Gas unterliegt einer isothermen Expansion bis zum Zustand B, wo der Druck pB und das Volumen auf VB ansteigt. Die Expansion erfolgt so, dass das Gas Arbeit gegen einen Kolben leistet, um ein Gewicht m auf eine Höhe h zu heben, was zu einer Änderung der inneren Energie U im System führt. Unter der Annahme, dass die Entropieänderung des Gases zwischen den Zuständen A und B durch ΔS = nR ln(VB/VA) gegeben ist, wobei n die Anzahl der Mol des Gases und R die Gaskonstante ist, beantworten Sie: (1) Welche Arbeit wird vom Gas während der Expansion verrichtet? (2) Berechnen Sie die Entropieänderung des Universums, unter Berücksichtigung der vom Gas verrichteten Arbeit und der Wärmeübertragung, wobei das Gas während des Prozesses Q Joules an Wärme aufnimmt. Vernachlässigen Sie die gravitative Wirkung bei der Berechnung der Arbeit und nehmen Sie an, dass die Wärme reversibel übertragen wird und das Gas sich während des gesamten Prozesses wie ein ideales Gas verhält.