Какова масса гелия, если при увеличении температуры на 20 градусов Цельсия его внутренняя энергия увеличилась

Тема: Количество тепла в газе

Объяснение: Для решения данной задачи мы можем воспользоваться формулой для изменения внутренней энергии газа при изменении температуры. Формула имеет вид:

ΔU = n * C * ΔT,

где ΔU - изменение внутренней энергии газа, n - количество вещества газа (в молях), C - удельная теплоёмкость газа, ΔT - изменение температуры.

В данной задаче мы знаем, что ΔU = 2,5 кДж и ΔT = 20 градусов Цельсия. Нам нужно найти массу гелия (n), поэтому нам потребуется знать удельную теплоёмкость гелия (C).

Удельная теплоёмкость гелия (C) составляет примерно 5/2 R, где R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль·К)). Таким образом, C составляет примерно 20,785 Дж/(моль·К).

Теперь мы можем перейти к решению задачи:

ΔU = n * C * ΔT,

2,5 кДж = n * 20,785 Дж/(моль·К) * 20 градусов

Делая необходимые вычисления, мы найдем:

n ≈ 0,06 моль.

Массу гелия (m) можем найти, зная связь массы с количеством вещества:

m = n * M,

где M - молярная масса гелия (примерно 4 г/моль).

Подставляя значения, получим:

m ≈ 0,06 моль * 4 г/моль ≈ 0,24 г.

Таким образом, масса гелия составляет примерно 0,24 г.

Совет: Для лучшего понимания понятия изменения внутренней энергии газа, вы можете провести дополнительные исследования на эту тему, ознакомиться с определением удельной теплоёмкости и универсальной газовой постоянной, а также изучить формулы для рассчета массы и количества вещества газа.

Упражнение: Каково изменение внутренней энергии газа, если его масса составляет 0,5 г, а изменение температуры — 10 градусов Цельсия? (Удельная теплоемкость газа C = 15 Дж/(моль·К)).