Изменение внутренней энергии при адиабатном расширении
Какое изменение произошло во внутренней энергии при адиабатном расширении 128 г кислорода o₂, находящегося
Какое изменение произошло во внутренней энергии при адиабатном расширении 128 г кислорода o₂, находящегося при нормальных условиях, если его температура уменьшилась в 2 раза? Пожалуйста, округлите ответ до десятых.
10.12.2023 22:48
Написать свой ответ:
Разъяснение:
Для решения этой задачи нам понадобится использовать первый закон термодинамики, который утверждает, что изменение внутренней энергии системы равно сумме работы и тепла, полученных или полученных системой. В этом случае мы имеем адиабатическое расширение, что означает, что системой не обменивается тепло с окружающей средой. Таким образом, изменение внутренней энергии равно работе, совершенной системой.
Для расчета работы, совершенной системой, используем уравнение работы: работа = расширение * давление. Поскольку система является адиабатической, она выполняется на газе, где должно соблюдаться уравнение Пуассона: P₁V₁^γ = P₂V₂^γ, где P₁, V₁ и P₂, V₂ - изначальное и конечное давление и объем газа соответственно, γ - показатель адиабаты. Для кислорода γ примерно равно 1,4.
Дано, что объем газа увеличился в 2 раза. Поскольку нас интересует только изменение внутренней энергии, нам необходимо знать, значение объема только до и после изменения. Для нахождения конечного объема, используем формулу V₂ = 2 * V₁.
Теперь мы можем выразить давление P₂, используя уравнение Пуассона: P₂ = P₁ * (V₁ / V₂)^γ. Зная значения P₁, V₁, V₂ и γ, мы можем вычислить P₂.
Наконец, мы можем вычислить работу, используя формулу работы: работа = расширение * давление. Расширение равно V₂ - V₁. Подставляем значения в формулу и вычисляем работу.
Изменение внутренней энергии будет равно работе, совершенной системой.
Пример использования:
Дано:
Масса кислорода (M) = 128 г
Изначальная температура (T₁) = нормальные условия
Конечная температура (T₂) = T₁ / 2
1. Находим начальный объем (V₁) с использованием уравнения идеального газа: V₁ = M / (P * R * T₁)
2. Вычисляем конечный объем (V₂): V₂ = 2 * V₁
3. Вычисляем начальное давление (P₁): P₁ = M / (V₁ * R * T₁)
4. Вычисляем конечное давление (P₂): P₂ = P₁ * (V₁ / V₂)^γ
5. Вычисляем работу (работа = (V₂ - V₁) * P₂)
6. Расчет изменения внутренней энергии: Изменение внутренней энергии = работа
Совет:
Для более легкого понимания концепции адиабатического процесса и закона Пуассона, рекомендуется ознакомиться с основными принципами термодинамики и уравнениями состояния идеального газа.
Упражнение:
Масса гелия (M) равна 64 г. Изначальная температура (T₁) равна 25 °C. Конечная температура (T₂) равна 100 °C. Найдите изменение внутренней энергии при адиабатном расширении, если объем газа увеличился в 3 раза. Ответ округлите до десятых.