В цилиндре площадь основания которого равна 0,06м^2 находится воздух при температуре 17*С под давлением 500кПа. Поршень расположен на высоте 0,5м над основанием цилиндра. Какая работа будет совершена при изобарном нагревании воздуха на 58*С?
Для того чтобы решить эту задачу, нужно использовать формулу для работы газа при изобарном процессе:
W = PΔV,
где W - работа газа, P - давление газа, ΔV - изменение объема газа.
Для начала, нужно найти изменение объема газа при изобарном нагревании. Для этого воспользуемся законом Гей-Люссака:
V₁/T₁ = V₂/T₂,
где V₁ и T₁ - объем и температура начального состояния газа, V₂ и T₂ - объем и температура конечного состояния газа.
В начальном состоянии объем газа равен высоте цилиндра: V₁ = 0,5м. Температура газа составляет 17°С, что в Кельвинах равно 290К. В конечном состоянии, температура газа будет равна 17°С + 58°С = 75°С, что в Кельвинах равно 348К.
W = PΔV,
где W - работа газа, P - давление газа, ΔV - изменение объема газа.
Для начала, нужно найти изменение объема газа при изобарном нагревании. Для этого воспользуемся законом Гей-Люссака:
V₁/T₁ = V₂/T₂,
где V₁ и T₁ - объем и температура начального состояния газа, V₂ и T₂ - объем и температура конечного состояния газа.
В начальном состоянии объем газа равен высоте цилиндра: V₁ = 0,5м. Температура газа составляет 17°С, что в Кельвинах равно 290К. В конечном состоянии, температура газа будет равна 17°С + 58°С = 75°С, что в Кельвинах равно 348К.
Теперь можно найти V₂:
V₂ = (V₁ * T₂) / T₁ = (0,5м * 348К) / 290К = 0,58м.
Изменение объема газа ΔV найдем как разность между V₂ и V₁:
ΔV = V₂ - V₁ = 0,58м - 0,5м = 0,08м.
Теперь мы можем найти работу газа:
W = P * ΔV = 500кПа * 0,08м³ = 40кДж.
Таким образом, работа газа при изобарном нагревании составляет 40кДж.