Идеальный одноатомный газ находится в закрытом сосуде объёмом 0,6 м3. при охлаждении его внутренняя энергия уменьшилась на 1,8 кдж. в результате давление газа снизилось на ?
Для решения данной задачи мы можем воспользоваться уравнением состояния идеального газа:
PV = nRT,
где P - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества газа (в молях), R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа.
Поскольку речь идет об одноатомном газе (например, гелии или неоне), то можно учесть также уравнение состояния идеального газа для монотомной молекулы:
U = (3/2)nRT,
где U - внутренняя энергия газа.
Уравнения можно объединить:
U = (3/2)PV.
Так как давление падает, то внутренняя энергия также падает:
U2 - U1 = (3/2)(P2V - P1V),
где индекс 2 обозначает состояние после охлаждения, а индекс 1 - состояние до охлаждения.
Из условия задачи известно, что внутренняя энергия уменьшилась на 1,8 кДж:
U2 - U1 = -1,8 кДж.
Определяем начальную массу газа:
m = nM,
где m - масса газа, M - молярная масса газа.
Подставляем это выражение в уравнение состояния идеального газа:
PV = (m/M)RT.
Теперь решим уравнение состояния для начального состояния газа:
P1V = (m/M)RT1.
Аналогично решим уравнение состояния для конечного состояния газа:
P2V = (m/M)RT2.
Подставим данные задачи:
(T2 - T1) = (3/2)((P2V - P1V)(M/m)R,
или
(T2 - T1) = (3/2)(P2 - P1)(V(M/m)R.
Воспользуемся уравнением состояния для идеального одноатомного газа:
T = [(P2/P1)(V1/V2)](T1).
Теперь можем решить задачу:
1) Найдем начальную температуру T1:
Т1 = (P2/P1)(V1/V2)T2.
Обратите внимание, что объем газа между начальным и конечным состояниями не меняется, поэтому V1/V2 = 1.
Также нам известно, что T2 = T1 - 1,8 кДж.
2) Подставим найденные значения P2, T2 и T1 в исходное уравнение:
(P2 - P1) = (T2 - T1)/(3/2)(V(M/m)R).
После подстановки всех известных значений и проведения всех необходимых расчетов, мы найдем искомое значение - изменение давления газа.
PV = nRT,
где P - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества газа (в молях), R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа.
Поскольку речь идет об одноатомном газе (например, гелии или неоне), то можно учесть также уравнение состояния идеального газа для монотомной молекулы:
U = (3/2)nRT,
где U - внутренняя энергия газа.
Уравнения можно объединить:
U = (3/2)PV.
Так как давление падает, то внутренняя энергия также падает:
U2 - U1 = (3/2)(P2V - P1V),
где индекс 2 обозначает состояние после охлаждения, а индекс 1 - состояние до охлаждения.
Из условия задачи известно, что внутренняя энергия уменьшилась на 1,8 кДж:
U2 - U1 = -1,8 кДж.
Определяем начальную массу газа:
m = nM,
где m - масса газа, M - молярная масса газа.
Подставляем это выражение в уравнение состояния идеального газа:
PV = (m/M)RT.
Теперь решим уравнение состояния для начального состояния газа:
P1V = (m/M)RT1.
Аналогично решим уравнение состояния для конечного состояния газа:
P2V = (m/M)RT2.
Подставим данные задачи:
(T2 - T1) = (3/2)((P2V - P1V)(M/m)R,
или
(T2 - T1) = (3/2)(P2 - P1)(V(M/m)R.
Воспользуемся уравнением состояния для идеального одноатомного газа:
T = [(P2/P1)(V1/V2)](T1).
Теперь можем решить задачу:
1) Найдем начальную температуру T1:
Т1 = (P2/P1)(V1/V2)T2.
Обратите внимание, что объем газа между начальным и конечным состояниями не меняется, поэтому V1/V2 = 1.
Также нам известно, что T2 = T1 - 1,8 кДж.
2) Подставим найденные значения P2, T2 и T1 в исходное уравнение:
(P2 - P1) = (T2 - T1)/(3/2)(V(M/m)R).
После подстановки всех известных значений и проведения всех необходимых расчетов, мы найдем искомое значение - изменение давления газа.