Какое количество теплоты необходимо передать 12 м3 азота при давлении 10^5 па, чтобы его объем удвоился? (42.105

Тема вопроса: Теплопередача в газах

Описание:

Для решения этой задачи нам понадобятся такие понятия, как работа газа и закон Бойля-Мариотта.

Сначала обратимся к закону Бойля-Мариотта, который гласит, что при неизменной температуре объем газа обратно пропорционален давлению, то есть P1*V1 = P2*V2. В данной задаче объем удваивается, поэтому имеем V1 = 12 м3 и V2 = 2 * V1.

Теперь давайте посмотрим на работу газа. Работа газа можно выразить как W = P * ΔV, где P - давление газа, а ΔV - изменение объема газа.

Теперь мы можем рассчитать изменение объема: ΔV = V2 - V1.

Подставим значения в формулу работы газа: W = P * (V2 - V1).

Теперь, чтобы найти количество теплоты, которое необходимо передать, мы будем использовать теорему о приращении энергии. Приращение энергии равно сумме работы и количества теплоты: ΔE = W + Q.

В данном случае приращение энергии равно 0 (так как в задаче нет информации о внешней работе или энергии). Поэтому формула примет вид: 0 = P * (V2 - V1) + Q.

Теперь мы можем решить уравнение относительно Q и найти количество теплоты Q.

Пример:

Для решения задачи, нам нужно знать начальный объем (V1 = 12 м3), конечный объем (V2 = 2 * 12 м3) и начальное давление (P1 = 10^5 Па).

1. Найдем конечный объем: V2 = 2 * 12 м3 = 24 м3.
2. Рассчитаем изменение объема: ΔV = V2 - V1 = 24 м3 - 12 м3 = 12 м3.
3. Подставим значения в формулу работы газа: W = P * ΔV = (10^5 Па) * (12 м3) = 1.2 * 10^6 Дж.
4. Для нахождения количества теплоты Q решим уравнение: 0 = (10^5 Па) * (24 м3 - 12 м3) + Q.
Получаем уравнение: 0 = 1.2 * 10^6 Дж + Q.
Отсюда Q = -1.2 * 10^6 Дж.

Таким образом, чтобы объем азота удвоился, необходимо передать -1.2 * 10^6 Дж теплоты.

Совет:

Для лучшего понимания этой задачи, рекомендуется разобраться с принципами работы газов и законами, такими как закон Бойля-Мариотта и формулой работы газа. Также помните, что при изменении объема и давления газа, необходимо учитывать знаки (+) и (-) теплоты в уравнениях.

Задача на проверку:

Какое количество теплоты необходимо передать 15 м3 гелия при давлении 2 * 10^5 Па, чтобы его объем уменьшился в 2 раза?