1м3 водорода (н2) при 273 к находится в цилиндрическом сосуде,
закрытом сверху легко скользящим невесомым поршнем. атмосферное
давление равно 0,96.
105 па. определить, какое количество теплоты
потребуется на нагревание водорода до 573 к.

Відповідь:

Пояснення:

Q = ΔU+A

ΔU = 5/2νRΔT

A = pΔV

pV=νRT

ν = pV/RT

pΔV=νRΔT

Q = 7/2νRΔT=7pVΔT/2T

Q = 7*0.96*10⁵*300/2*273=3.692*10⁵Дж

Чтобы решить эту задачу, нам понадобятся следующие понятия и формулы:

1. Уравнение состояния идеального газа: PV = nRT, где P - давление газа в Па, V - объем газа в м^3, n - количество вещества газа в молях, R - универсальная газовая постоянная (R = 8.314 Дж/моль∙К), T - температура газа в К.

2. Первое начало термодинамики: ΔQ = ΔU + ΔW, где ΔQ - изменение теплоты, ΔU - изменение внутренней энергии газа, ΔW - изменение работы.

Теперь перейдем к решению задачи:

Шаг 1: Запишем известные данные:
V = 1 м^3 (объем газа)
P = 0,96∙10^5 Па (давление газа)
T1 = 273 К (начальная температура газа)
T2 = 573 К (конечная температура газа)

Шаг 2: Найдем количество вещества газа:
Используем уравнение состояния идеального газа, чтобы найти количество вещества (n) водорода:
PV = nRT1
n = PV / RT1
n = (0,96∙10^5 Па)(1 м^3) / (8.314 Дж/моль∙К)(273 К)
n ≈ 44 моль

Шаг 3: Найдем изменение внутренней энергии газа:
Из первого начала термодинамики, ΔQ = ΔU + ΔW, мы можем сказать, что ΔW = 0, так как работа, совершаемая газом, равна нулю при постоянном объеме.
Таким образом, ΔQ = ΔU.

ΔQ = nCΔT, где C - молярная теплоемкость газа (для водорода C = 20.8 Дж/моль∙К), ΔT - изменение температуры.

ΔQ = nC(T2 - T1)
ΔQ = (44 моль)(20.8 Дж/моль∙К)(573 К - 273 К)
ΔQ ≈ 796,672 Дж

Ответ: Для нагревания водорода до 573 К потребуется приблизительно 796,672 Дж теплоты.