Водород занимает объем V= 10 м3 при давлении p1=100 кПа

Молярная масса водорода М = 0,002 кг/моль.
Поскольку объем оставался неизменным, то процесс изохорический.
Запишем первое начало термодинамики для изохорического процесса:
А = 0;
Q=ΔU=mMCvΔT,
где Сv = iR/2 ― молярная теплоемкость газа;
i ― число степеней свободы одной молекулы.
Для двухатомной молекулы водорода i = 5 . Тогда
CV=52RQ=ΔU=mM52RΔT. (1)
При изохорическом процессе
p1T1=p2T2
откуда находим
T2=p2p1T1
ΔT=T2-T1=T1p2p1-1
Подставим выражение для ΔT в (1):
Q=ΔU=52mMRT1p2p1-1 (2)
Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона для начального состояния газа:
p1V1=mMRT1
Учитывая это, из (2) получим
Q=ΔU=52p1V1p2p1-1=52⋅105⋅10⋅3⋅105105-1=
Q=5⋅106 Дж=5 МДж
Ответ: 1) ΔU = 5 МДж; 2) A = 0; 3) Q = 5 МДж.