Какая работа была выполнена азотом массой 420 г, когда его нагрели от 40 до 100 с при постоянном давлении? Сколько

Тема: Тепловые эффекты физических процессов

Инструкция: В данной задаче, нам известна масса азота (m = 420 г) и изменение его температуры (ΔT = 100 °C - 40 °C = 60 °C). Мы хотим найти работу, выполненную азотом, количество переданной теплоты и изменение его внутренней энергии.

1) Работа, выполненная азотом:
Работа (W) может быть найдена по формуле W = P * ΔV, где P - постоянное давление, а ΔV - изменение объёма.
В данной задаче сказано, что процесс происходит при постоянном давлении, поэтому, воспользовавшись уравнением состояния газа Перреа, можем записать P * ΔV = nR * ΔT, где n - количество вещества, а R - универсальная газовая постоянная.

2) Количество переданной теплоты:
Количество теплоты (Q) можно найти по формуле Q = mcΔT, где m - масса вещества, c - удельная теплоёмкость вещества, а ΔT - изменение температуры.
Здесь у нас известна масса азота (m = 420 г) и изменение его температуры (ΔT = 60 °C), поэтому мы можем найти количество переданной теплоты.

3) Изменение внутренней энергии:
Изменение внутренней энергии (ΔU) связано с количеством переданной теплоты по формуле ΔU = Q - W. Таким образом, вычисляем изменение внутренней энергии.

Пример использования:
Задача: Какая работа была выполнена азотом массой 420 г, когда его нагрели от 40 до 100 °C при постоянном давлении? Сколько теплоты было передано ему в процессе нагревания? Как изменилась его внутренняя энергия?

Решение:
1) Найдем работу, выполненную азотом.
P * ΔV = nR * ΔT (уравнение состояния газа Перреа)
P * ΔV = (m/M) * R * ΔT (где M - молярная масса азота)
P * ΔV = (0.42 кг / 28 кг/моль) * 8.314 Дж/(моль·К) * 60 К = 37.8 Дж

2) Найдем количество переданной теплоты.
Q = mcΔT
Q = 0.42 кг * c * 60 К (в температурных единицах) (где c - удельная теплоемкость азота)
Q = 0.42 кг * c * 60 °C (в градусных единицах)

3) Найдем изменение внутренней энергии.
ΔU = Q - W

Совет: Для лучшего понимания тепловых эффектов физических процессов, рекомендуется изучить уравнение состояния газа Перреа, а также удельную теплоемкость различных веществ.

Дополнительное задание:
Масса воздуха в баллоне составляет 2 кг, а его температура возрастает на 30 °C при постоянном давлении. Найдите:
а) работу, совершенную воздухом;
б) количество теплоты, полученное воздухом;
в) изменение внутренней энергии воздуха.