Используя первое начало термодинамики, объясните, как изменится внутренняя энергия идеального газа при изотермическом расширении, если ему будет передано 700 кДж теплоты. На что расходуется переданная газу теплота?

По первому началу термодинамики количество теплоты, переданное газу, идет на изменение его внутренней энергии и на совершение газом работы:

где $Q$ — переданная теплота, $\Delta U$ — изменение внутренней энергии, $A$ — работа, совершенная газом.

Для идеального газа внутренняя энергия зависит только от температуры. При изотермическом расширении температура газа не изменяется, то есть $T = const$. Следовательно, внутренняя энергия идеального газа тоже не изменяется:

Если газу передано $700\ \text{кДж}$ теплоты, то вся эта теплота расходуется не на увеличение внутренней энергии, а на совершение работы газом против внешних сил:

Значит,

Итак, при изотермическом расширении идеального газа его внутренняя энергия не изменится. Переданные газу $700\ \text{кДж}$ теплоты полностью расходуются на совершение газом работы при расширении.