До какой температуры нужно довести кислород массой 4 кг, находящийся
при температуре 227°С, не меняя его объема, чтобы уменьшить энтропию
кислорода на 1,31 кДж/кг?

Для решения данной задачи нам понадобятся две формулы:

1) Закон изменения энтропии: ΔS = mc∫(dT/T), где ΔS - изменение энтропии, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, ∫(dT/T) - интеграл отношения изменения температуры к температуре.

2) Закон сохранения энтропии: ΔS = 0, если процесс изоэнтропичен (не меняется энтропия).

Для решения задачи необходимо привести энтропию кислорода к желаемому значению, уменьшив ее на 1,31 кДж/кг.

Шаг 1: Найдем удельную теплоемкость кислорода (c). Обычно она указывается в задаче или можно найти в таблице физических величин. Пусть c = 0,92 кДж/(кг·°С).

Шаг 2: Воспользуемся формулой для изменения энтропии:

ΔS = mc∫(dT/T).

В данной задаче изменение температуры идет от 227°С до неизвестной температуры (T). Значения энтропий можно выразить в кДж/кг, поэтому приведем единицы измерения.

ΔS = (4 кг)(0,92 кДж/(кг·°С))∫(dT/T).

Шаг 3: Выразим интеграл ∫(dT/T) по переменной T:

∫(dT/T) = ln|T| + C, где C - постоянная интегрирования.

Шаг 4: Подставим найденное значение интеграла в формулу:

ΔS = (4 кг)(0,92 кДж/(кг·°С))(ln|T| + C).

Выразим ΔS через известную величину изменения энтропии:

1,31 кДж/кг = (4 кг)(0,92 кДж/(кг·°С))(ln|T| + C).

Шаг 5: Найдем значение ln|T| + C. Для этого подставим известные значения в формулу:

1,31 кДж/кг = (4 кг)(0,92 кДж/(кг·°С))(ln|T| + C).

После подстановки значений и простых алгебраических преобразований найдем значение ln|T| + C.

Шаг 6: Найдем T. Для этого экспоненцируем уравнение:

e^(1,31/(4*0,92)) = |T|.

Извлекаем корень:

T = ± √(e^(1,31/(4*0,92))).

Шаг 7: Ответ. В итоге получаем два значения T внутри корня. Выбираем положительное значение, так как температура не может быть отрицательной:

T = √(e^(1,31/(4*0,92))).

Таким образом, чтобы уменьшить энтропию кислорода на 1,31 кДж/кг, не меняя его объема и при изначальной температуре 227°С, необходимо довести его до температуры T, которая равна √(e^(1,31/(4*0,92))). Это значение можно вычислить с использованием калькулятора или программы для математических вычислений.