В данной ситуации, чтобы определить, что произошло с газом, мы можем воспользоваться первым законом термодинамики. Этот закон выражается следующим образом:
[ \Delta U = Q - A, ]
где:
- (\Delta U) — изменение внутренней энергии газа,
- (Q) — количество теплоты, переданное газу,
- (A) — работа, совершенная газом.
В вашем случае:
- Газ совершил работу (A = 400 \, \text{Дж}),
- Внутренняя энергия газа уменьшилась на (\Delta U = -100 \, \text{Дж}).
Подставим эти значения в уравнение первого закона термодинамики:
[ -100 = Q - 400. ]
Решая уравнение для (Q), получаем:
[ Q = -100 + 400 = 300 \, \text{Дж}. ]
Это означает, что газ получил 300 Дж теплоты.
Таким образом, в процессе изменения состояния газа:
- Газ получил 300 Дж энергии в виде теплоты.
- Он совершил 400 Дж работы на окружающую среду.
- В результате его внутренняя энергия уменьшилась на 100 Дж.
Это характерно для процесса, в котором газ расширяется, получая некоторое количество теплоты из окружающей среды, и одновременно совершает работу, превышающую полученное количество теплоты, что приводит к уменьшению его внутренней энергии.