в результате обратимого изотермического расширения азота (n2) массой m = 77 г при t = 332 к давление газа уменьшается от p1 = 1.42 атм до p2 = 0.98 атм. определить получаемое газом количество теплоты q. молярная масса азота μ = 28 г/моль.
ответ дать в кдж, округлив до двух цифр после десятичной точки.
В данной задаче нам дано, что у нас происходит обратимое изотермическое расширение азота массой 77 г при температуре 332 K. Мы должны определить количество теплоты q, которую получает газ в этом процессе.
Для решения этой задачи мы можем использовать уравнение идеального газа:
pV = nRT,
где p - давление газа, V - его объем, n - количество вещества (в молях), R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа в кельвинах.
Мы знаем, что у нас происходит изотермическое расширение, то есть температура газа остается постоянной в процессе. Поэтому мы можем записать уравнение как:
p₁V₁ = p₂V₂,
где p₁ и p₂ - начальное и конечное давление соответственно, V₁ и V₂ - начальный и конечный объем соответственно.
Поскольку у нас изотермическое расширение, объем газа связан с его количеством вещества следующим образом:
V₁ = (n₁ * R * T) / p₁,
V₂ = (n₂ * R * T) / p₂,
где n₁ и n₂ - количество вещества газа в начале и конце процесса соответственно.
Молярная масса азота μ = 28 г/моль, поэтому количество вещества газа можно найти, разделив массу на молярную массу:
n₂ = m / μ,
где m - масса газа.
Теперь мы можем найти начальный объем V₁, заменив известные значения в уравнение:
V₁ = (n₁ * R * T) / p₁ = (n₂ * R * T) / p₁,
и конечный объем V₂:
V₂ = (n₂ * R * T) / p₂.
Зная начальный и конечный объемы, мы можем найти разницу объемов ΔV = V₂ - V₁.
Теперь мы можем найти количество теплоты q, используя первый закон термодинамики, который гласит, что количество выделяющейся или поглощаемой теплоты равно работе, совершенной газом:
q = ΔU + W,
где ΔU - изменение внутренней энергии газа, W - работа, совершенная газом в процессе расширения.
В изотермическом процессе изменение внутренней энергии газа ΔU равно нулю, поэтому формула для расчета теплоты упрощается до:
q = W.
Работу W можно выразить через разность объемов и давлений в следующем виде:
W = p₂V₂ - p₁V₁.
Теперь мы можем заменить значения и рассчитать количество теплоты q:
W = p₂V₂ - p₁V₁,
q = W.
Не забудь округлить ответ до двух цифр после десятичной точки и привести его килоджоулям (кДж).
Удачи!