Для решения задачи о изменении объема и конечной внутренней энергии идеального одноатомного газа, нам нужно использовать несколько физических принципов и формул. Давайте разберем это пошагово.

Изменение внутренней энергии (ΔU) газа связано с количеством теплоты (Q), переданным газу, и работой (A), совершенной газом. Мы можем использовать закон сохранения энергии, который гласит:

ΔU = Q - A

Где:

• ΔU - изменение внутренней энергии;
• Q - количество теплоты, переданное газу;
• A - работа, совершенная газом.

Работа, совершенная газом при постоянном давлении, рассчитывается по формуле:

A = P * ΔV

Где:

• P - давление (в данном случае 0,1 МПа = 100 кПа);
• ΔV - изменение объема.

Поскольку мы не знаем ΔV, мы не можем сразу вычислить A, но мы можем выразить ΔV через A.

При постоянном давлении изменение объема можно также выразить через количество теплоты, переданное газу:

Q = n * C_p * ΔT

Где:

• n - количество молей газа;
• C_p - теплоемкость при постоянном давлении (для одноатомного газа C_p = (5/2)R);
• ΔT - изменение температуры.

Поскольку мы не знаем количество молей газа, мы можем использовать уравнение для изменения внутренней энергии. Для одноатомного газа:

ΔU = n * C_v * ΔT

Где C_v (теплоемкость при постоянном объеме) для одноатомного газа равна (3/2)R.

Теперь мы можем выразить ΔU через Q и A:

ΔU = Q - A

Зная, что Q = 1,0 кДж и начальная внутренняя энергия U_initial = 0,2 кДж, мы можем найти конечную внутреннюю энергию:

U_final = U_initial + ΔU

ΔU = Q - A, где A = P * ΔV.

Подставим значения в уравнение:

ΔU = 1,0 кДж - P * ΔV

Теперь мы можем выразить конечную внутреннюю энергию:

U_final = 0,2 кДж + ΔU = 0,2 кДж + (1,0 кДж - P * ΔV).

Для того чтобы найти ΔV, нам нужно больше информации о количестве газа. Однако, если предположить, что количество газа остается постоянным, то мы можем использовать уравнение состояния идеального газа и соотношение между температурой и объемом для решения этой задачи.

В итоге, чтобы найти конечную внутреннюю энергию и изменение объема, необходимо знать количество молей газа. Если бы мы знали количество молей, мы могли бы подставить это значение и решить уравнение для ΔV и U_final.

Без дополнительной информации о количестве молей газа мы не можем точно вычислить конечную внутреннюю энергию и изменение объема. Но мы знаем, что:

• Конечная внутренняя энергия будет равна 0,2 кДж + (1,0 кДж - P * ΔV);
• Изменение объема зависит от количества молей газа.