1,43 кг воздуха занимают при 0 градусах цельсия объем 0,5 метров в кубе(кубических метров). воздуху сообщили некоторое
количество теплоты и он изобарно расширился до объема 0,55 метров в кубе(кубических метров). найти совершенную работу, количество поглощённого тепла, изменения температуры и внутренней энергии воздуха.

ВикторияЛинкольн ВикторияЛинкольн    3   08.12.2019 15:58    72

Ответы
hchv hchv  19.01.2024 12:21
Для решения этой задачи нам понадобятся некоторые физические формулы:

1. Формула работы, совершаемой газом:
работа (W) = P * ΔV,
где P - давление газа, ΔV - изменение объема газа.

2. Формула изменения внутренней энергии газа:
ΔU = Q - W,
где ΔU - изменение внутренней энергии, Q - поглощенное количество тепла, W - совершенная работа.

3. Формула изменения температуры газа:
ΔU = n * Cv * ΔT,
где n - количество вещества газа, Cv - молярная удельная теплоемкость газа, ΔT - изменение температуры.

Теперь давайте решим поставленную задачу:

1. Найдем совершенную работу газа:
ΔV = V2 - V1 = 0.55 м³ - 0.5 м³ = 0.05 м³,
W = P * ΔV,
где P - давление газа. В задаче не указано, какое давление газа, поэтому предположим, что давление постоянно. Для простоты будем считать, что P = 1 атм, что равно 101325 Па.
W = 101325 Па * 0.05 м³ = 5066.25 Дж (джоулей).

2. Найдем количество поглощенного тепла:
ΔU = Q - W,
ΔU = n * Cv * ΔT,
где ΔU - изменение внутренней энергии, Q - поглощенное количество тепла, W - совершенная работа, n - количество вещества газа, Cv - молярная удельная теплоемкость газа, ΔT - изменение температуры.
ΔU = Q - 5066.25 Дж.

А теперь нам нужно найти количество вещества газа.
Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
PV = nRT,
где P - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа в абсолютных единицах (Кельвина).
n = PV / RT,
где P = 1 атм = 101325 Па, V = 0.5 м³, R = 8.314 Дж/(моль·К), T = 0 °C = 273.15 К.

Подставляем значения:
n = (101325 Па * 0.5 м³) / (8.314 Дж/(моль·К) * 273.15 К).

Получаем количество вещества газа:
n ≈ 19.91 моль.

Теперь, зная количество вещества газа, сможем найти поглощенное количество тепла:
ΔU = n * Cv * ΔT,
где Cv - молярная удельная теплоемкость газа.
Предположим, что у нас идеальный двуатомный газ (например, азот). Тогда молярная удельная теплоемкость Cv ≈ 5/2 R.

ΔU ≈ n * (5/2 R) * ΔT,
ΔU = (19.91 моль) * (5/2 * 8.314 Дж/(моль·К)) * ΔT,
ΔU = 407.28 * ΔT Дж.

Теперь мы знаем, что ΔU = Q - 5066.25 Дж.

Подставляем:
407.28 * ΔT = Q - 5066.25 Дж.

Решаем это уравнение относительно Q:
Q = 407.28 * ΔT + 5066.25 Дж.

3. Найдем изменение температуры газа:
ΔU = n * Cv * ΔT,
ΔU ≈ 407.28 * ΔT Дж.

Подставляем, что ΔU = Q - 5066.25 Дж:
407.28 * ΔT = Q - 5066.25 Дж.

Решаем это уравнение относительно ΔT:
ΔT = (Q - 5066.25 Дж) / 407.28.

4. Наконец, найдем внутреннюю энергию газа:
ΔU = n * Cv * ΔT,
ΔU ≈ 407.28 * ΔT Дж.

Подставляем найденное ΔT:
ΔU ≈ 407.28 * ((Q - 5066.25 Дж) / 407.28) = Q - 5066.25 Дж.

Получаем, что внутренняя энергия газа равна Q - 5066.25 Дж.

Итак, для решения данной задачи нам понадобится следующая информация:
- Давление газа (если оно не указано, предположим, что оно постоянно и равно, например, 1 атм);
- Молярная удельная теплоемкость газа (в данной задаче предлагается считать её для идеального двухатомного газа, например, азота, Cv ≈ 5/2 R);
- Точное значение поглощенного количества тепла (Q);
- Значение изменения объема газа (ΔV).

Ответы на вопрос:
- Совершенная работа газа: W = 5066.25 Дж.
- Поглощенное количество тепла: Q = 407.28 * ΔT + 5066.25 Дж.
- Изменение температуры газа: ΔT = (Q - 5066.25 Дж) / 407.28.
- Изменение внутренней энергии газа: ΔU = Q - 5066.25 Дж.
ПОКАЗАТЬ ОТВЕТЫ
Другие вопросы по теме Физика