(Originais Teachy 2023) - Frage Mittel von Physik

Ein Ingenieurstudent beschließt, ein thermisches Speichersystem zu entwerfen, um Lebensmittel bei einem Picknick aufzubewahren. Dieses System besteht aus einem thermisch isolierten Behälter, der ein ideales Gas mit einem bestimmten Volumen, Druck und einer Anfangstemperatur enthält. Um die Effizienz des Systems zur Kälteaufbewahrung aufrechtzuerhalten, beschließt der Student, eine bestimmte Menge an innerer Energie aus dem Gas durch einen isochoren Prozess (konstantes Volumen) zu entnehmen. Daher muss er bestimmen, wie sich die Temperatur des Gases nach der Energieentnahme ändern wird. a) Verwenden Sie das erste Gesetz der Thermodynamik, um zu erklären, welche Gleichung die innere Energie des Gases, die geleistete Arbeit und die Wärmeänderung im isokoren Prozess miteinander verknüpft. b) Unter der Annahme, dass das Gas der Gleichung P.V = n.R.T (wobei P der Druck, V das Volumen, n die Molzahl, R die universelle Gaskonstante und T die Temperatur ist) folgt, zeigen Sie, in Abhängigkeit von den thermodynamischen Variablen, welche Veränderung der inneren Energie (ΔU) des Gases nach der Energieentnahme im isokoren Prozess auftritt. c) Wenn der Student 800 J an innerer Energie aus einem Gasinhalt mit 4 Mol Gas, das ursprünglich bei 27 °C und in einem Volumen von 0,1 m³ war, entnommen hat, berechnen Sie die neue Temperatur des Gases nach der Energieentnahme. Verwenden Sie R=8,31 J/mol.K für die universelle Gaskonstante und präsentieren Sie die Antwort in Grad Celsius.