Как изменится внутренняя энергия газа, выполненная работа и переданное количество тепла при нагревании азота? Азот

Содержание: Изменение внутренней энергии газа, выполненная работа и переданное количество тепла при нагревании азота

Пояснение:
Внутренняя энергия газа - это сумма кинетической и потенциальной энергии всех молекул газа. При нагревании азота происходит изменение его внутренней энергии, работа и передача тепла.

1. Первый этап: Нагревание при постоянном объеме.
При постоянном объеме внутренняя энергия газа изменяется только за счет передачи тепла. Формула для расчета тепла Q:
Q = mcΔT
где m - масса газа, c - удельная теплоемкость газа, ΔT - изменение температуры.
В этом случае объем не меняется, поэтому работа W = 0.

2. Второй этап: Нагревание при постоянном давлении.
При постоянном давлении внутренняя энергия газа изменяется как за счет передачи тепла, так и за счет работы газа:
ΔU = Q - W
Формула для расчета работы газа:
W = pΔV
где p - давление газа, ΔV - изменение объема газа.

Дополнительный материал:
При изменении азота от начального состояния (v1, p1) до конечного состояния (v2, p2) при постоянной температуре, общее изменение внутренней энергии газа будет равно сумме изменения внутренней энергии на каждом этапе:
ΔU = ΔU1 + ΔU2
где ΔU1 - изменение внутренней энергии при постоянном объеме, ΔU2 - изменение внутренней энергии при постоянном давлении.
В примере задачи, нужно рассчитать ΔU1 и ΔU2, а также определить работу и количество тепла на каждом этапе.

Совет:
- При решении задачи обратите внимание на различные этапы нагревания и соответствующие изменения внутренней энергии, работы и переданного тепла.
- Используйте соответствующие формулы для расчета изменения внутренней энергии и работы газа в зависимости от условий задачи.
- Внимательно запишите данные из условия задачи и используйте их для расчетов.

Задача на проверку:
При нагревании азота от начального состояния (v1 = 2 м3, p1 = 105 Па) до конечного состояния (v2 = 4 м3, p2 = 5·105 Па), масса азота составляет 10 кг. Узнайте изменение внутренней энергии газа, работу и количество тепла переданное на каждом этапе. Удельная теплоемкость азота равна 1,04 кДж/(кг·К).