Для определения количества теплоты, которое надо сообщить углекислому газу СО2, воспользуемся первым законом термодинамики:

Q = A + ΔU

где Q - количество теплоты, A - работа, ΔU - изменение внутренней энергии газа.

Из условия известно, что работа A = 90 кДж. Тогда, чтобы найти количество теплоты Q, необходимо знать изменение внутренней энергии газа.

При изобарном процессе внутренняя энергия газа изменяется следующим образом:

ΔU = n Cv ΔT

где n - количество вещества газа, Cv - молярная теплоемкость при постоянном объеме, ΔT - изменение температуры газа.

Так как газ расширяется, работа которую он совершает, частично расходуется на увеличение внутренней энергии газа, а часть выделяется в виде теплоты. Поэтому изменение внутренней энергии газа будет связано с работой следующим образом:

ΔU = A - W

где W - работа, которую газ совершает над окружающей средой.

Подставляем все значения:

Q = A + ΔU
Q = A + (A - W)
Q = A + A - W
Q = 2A - W

Таким образом, количество теплоты Q, которое надо сообщить углекислому газу СО2, равно дважды величине работы A, совершенной газом, за вычетом работы W, совершенной газом над окружающей средой.