Дененің көмірқышқыл газының температурасы қаншама артты? Газдың атқарған жұмысы мен ішкі энергиясының өзгерісіне қандай

Тема: Температура изменения углекислого газа

Инструкция: Для решения этой задачи нам нужно знать некоторые основные концепции термодинамики. Когда газ испытывает изменение температуры, это означает, что его внутренняя энергия меняется. Внутренняя энергия газа состоит из кинетической энергии его молекул и потенциальной энергии взаимодействия между ними.

Энергия, выделяемая или поглощаемая газом, когда его температура меняется, может быть выражена с помощью формулы:

Q = mcΔT,

где Q - тепловая энергия, m - масса газа, c - удельная теплоемкость газа и ΔT - изменение температуры.

Чтобы определить изменение внутренней энергии газа, можно использовать формулу:

ΔU = Q + W,

где ΔU - изменение внутренней энергии газа, Q - тепловая энергия, и W - работа, выполненная газом.

Дополнительный материал: Допустим, масса углекислого газа составляет 1 кг, а удельная теплоемкость составляет 0,84 kJ/(kg·°C). Если температура газа повышается на 10°C, то изменение его внутренней энергии можно рассчитать:

ΔU = mcΔT = 1 * 0,84 * 10 = 8,4 kJ.

Совет: Чтобы лучше понять изменение внутренней энергии газа и его температуру, рекомендуется изучить связь между теплоемкостью и изменением температуры. Помимо этого, изучение первого закона термодинамики и работы газа также может быть полезным.

Дополнительное задание: Воздух с массой 0,5 кг охлаждается на 15 °C. Удельная теплоемкость воздуха составляет 1 kJ/(kg·°C). Определите изменение внутренней энергии воздуха.

Предмет вопроса: Температура газа и изменение внутренней энергии

Объяснение: Чтобы определить, насколько изменится температура газа при изменении его внутренней энергии, необходимо использовать закон Гей-Люссака. Этот закон утверждает, что при постоянном объеме газа (V) и постоянном количестве вещества (n), температура (T) и внутренняя энергия (U) газа пропорциональны.

Математически это можно выразить как T ∝ U, где "∝" означает пропорциональность. Это означает, что увеличение внутренней энергии газа приводит к повышению его температуры, а уменьшение внутренней энергии - к понижению температуры.

Следовательно, если у нас есть начальная температура газа (T1) и соответствующая начальная внутренняя энергия (U1), а также конечная внутренняя энергия (U2), мы можем использовать пропорциональность для определения конечной температуры газа (T2).

Соотношение между начальной и конечной температурой газа и его внутренней энергии можно выразить следующей формулой:

\( \frac{T2}{T1} = \frac{U2}{U1} \)

Пример:
Пусть начальная внутренняя энергия газа (U1) равна 100 Дж, начальная температура газа (T1) 300 К, а конечная внутренняя энергия (U2) равна 200 Дж. Чтобы найти конечную температуру газа (T2), мы можем использовать формулу:

\( \frac{T2}{300} = \frac{200}{100} \)

Решив это уравнение, получим:

\( T2 = 600 \) К

Совет: Для лучшего понимания этой темы стоит изучить также основные понятия термодинамики, такие как работа и тепловой перенос.

Проверочное упражнение:
Начальная температура газа (T1) равна 200 К, начальная внутренняя энергия (U1) равна 500 Дж, а конечная внутренняя энергия (U2) равна 100 Дж. Какова будет конечная температура газа (T2)? (Ответ округлите до ближайшего целого числа).