Работа газа при расширении вычисляется по формуле:

[W = \int_{V_1}^{V_2}PdV]

Для изобарного процесса:

[W = P(V_2 - V_1)]

Учитывая, что объем увеличился вдвое, то (V_2 = 2V_1), где (V_1 = \frac{mRT}{P}). Также из уравнения состояния идеального газа (PV = mRT) исключаем массу газа (m = \frac{PV}{RT}).

Таким образом,

[W = P(2V_1 - V_1) = PV_1 = \frac{RT}{V_1}]

[W = \frac{0,0821 \cdot 300}{0,16} = 153,975\ кДж]

Количество теплоты, которое пошло на нагревание кислорода, равно работе газа в данном процессе:

[Q = W = 153,975\ кДж]

Изменение внутренней энергии газа равно разности между полученным количеством теплоты и работой газа:

[\Delta U = Q - W = 0\ кДж]