Какое количество теплоты подводится к воздуху при нагреве от 25 °C до (100 + 2×11) °C при постоянном давлении, если

Тема вопроса: Количество теплоты при нагреве воздуха с постоянным давлением

Объяснение: Для решения данной задачи нам понадобится использовать закон Гей-Люссака, который гласит, что объем идеального газа, при постоянном давлении, пропорционален его температуре в абсолютной шкале. Формула закона Гей-Люссака выглядит следующим образом: V₁/T₁ = V₂/T₂, где V₁ и T₁ - изначальный объем и температура газа, а V₂ и T₂ - конечный объем и температура газа.

Для начала, нам необходимо найти конечную температуру воздуха. Из условия задачи видно, что конечная температура составляет (100 + 2×11) °C, что приводит нас к 122 °C. Необходимо учесть, что мы работаем в абсолютной шкале, поэтому необходимо перевести его в Кельвины.

Температура в Кельвинах равна: T₁ = (25 + 273) K и T₂ = (122 + 273) K.

Теперь мы можем использовать формулу закона Гей-Люссака для нахождения отношения объема газа при начальной и конечной температуре: V₁/T₁ = V₂/T₂.

Теперь, используя данное отношение, можно выразить конечный объем V₂ через известные значения V₁ и T₂: V₂ = (V₁ * T₂) / T₁.

Следующим шагом является подсчет количества теплоты (Q), которое подводится к воздуху при нагреве. Для этого мы будем использовать следующую формулу: Q = m * c * ΔT, где m - масса вещества, c - удельная теплоемкость воздуха, а ΔT - изменение температуры.

Нам известен объем воздуха (V), а также его абсолютное давление (P). Для нахождения массы воздуха (m), мы можем использовать уравнение состояния идеального газа: P * V = n * R * T, где P - абсолютное давление, V - объем, n - количество вещества (в молях), R - универсальная газовая постоянная и T - абсолютная температура. Так как нам неизвестно количество вещества (n), мы будем считать его равным единице.

Теперь, имея массу воздуха (m), удельную теплоемкость воздуха (c) и изменение температуры (ΔT), мы можем использовать формулу для расчета количества теплоты (Q = m * c * ΔT).

Пример использования: Найдите количество теплоты, которое подводится к воздуху при нагреве от 25 °C до (100 + 2×11) °C при постоянном давлении, если объем воздуха составляет 5 м³ и абсолютное давление равно 0,3 МПа.

Совет: Обратите внимание на единицы измерения, чтобы сделать правильные расчеты. Не забудьте перевести температуры в Кельвины и проверьте правильность использования формул.

Упражнение: Как изменится количество теплоты, если объем воздуха увеличится в 2 раза, при том же абсолютном давлении и изменении температуры?