Какое количество теплоты (в Дж) выделено при охлаждении 140 г азота с начальной температурой 300 К при постоянном

Содержание вопроса: Теплота
Пояснение: Чтобы решить данную задачу, мы будем использовать формулу, связывающую изменение внутренней энергии системы с количеством теплоты и работой:
ΔU = Q - W
где ΔU - изменение внутренней энергии системы, Q - количество теплоты, выделенное или поглощенное системой, W - работа, совершаемая над системой.

В данном случае, так как процесс происходит при постоянном объеме, работа W равна нулю. Поэтому формула упрощается до следующего вида:
ΔU = Q
Теплота, выделенная системой, приводит к уменьшению внутренней энергии системы. Так как система является замкнутой, величина изменения внутренней энергии ΔU может быть вычислена при помощи формулы ΔU = ncΔT, где n - количество вещества, с - молярная удельная теплоёмкость, ΔT - изменение температуры.

Можно использовать уравнение состояния idea gas:
P1/P2 = T1/T2

Также известно, что количества вещества N = m/M, где m - масса, M - молярная масса вещества.

Теперь мы можем приступить к решению задачи.

Дополнительный материал:
У нас даны следующие данные:
m = 140 г
T1 = 300 K
P1/P2 = 3

Для начала, нам нужно найти количество вещества n. Для этого воспользуемся формулой n = m/M. Подставим известные значения:

m = 140 г
M = 28 г/моль (молярная масса азота)

n = 140 г / 28 г/моль = 5 моль

Далее необходио найти изменение температуры ΔT. Воспользуемся уравнением Пуассона:

P1/P2 = T1/T2

P1 = начальное давление = P2 * 3 (поскольку давление уменьшилось в 3 раза)

T2 = T1/P1/P2 = 300K / 3 = 100K

Теперь мы можем найти количество теплоты Q, используя формулу Q = ΔU = ncΔT:

Q = ncΔT = 5 моль * (28 Дж/(моль*К)) * (100 К) = 14000 Дж

В результате округляем полученный ответ до ближайшего целого числа: 14000 Дж.

Совет: Чтобы лучше понять задачи, связанные с теплом, рекомендуется изучить основные понятия термодинамики, включая теплоёмкость, работу и уравнение состояния идеального газа. Также полезно попрактиковаться в решении подобных задач, чтобы закрепить материал.

Дополнительное упражнение: Сколько теплоты поглотит 500 г железа при охлаждении с начальной температурой 500 К до конечной температуры 200 К при постоянном давлении? (Молярная масса железа: 56 г/моль, молярная удельная теплоемкость железа при постоянном давлении: 24 Дж/(моль·К))