Какова работа расширения газа и изменение его внутренней энергии при нагреве углекислого газа массой 10 г от 20

Тема урока: Расширение газа и изменение его внутренней энергии при нагреве

Разъяснение: Расширение газа - это процесс, при котором объем газа увеличивается под воздействием внешней силы или напряжения. Когда газ расширяется, он совершает работу.

Работа, совершаемая расширяющимся газом, вычисляется по формуле:
\[W = P \cdot \Delta V\]
где \(W\) - работа, \(P\) - постоянное давление, \(V\) - изменение объема газа.

Изменение внутренней энергии газа при нагреве можно вычислить по формуле:
\[\Delta U = \frac{3}{2} nR \Delta T\]
где \(\Delta U\) - изменение внутренней энергии, \(n\) - количество вещества газа, \(R\) - универсальная газовая постоянная, \(\Delta T\) - изменение температуры.

В данной задаче нагрев углекислого газа происходит при постоянном давлении. Поэтому:

Работа расширения газа равна работе, совершенной на увеличение объема газа:
\[W = P \cdot \Delta V = P \cdot V \cdot \alpha T\]
где \(P\) - постоянное давление, \(\Delta V\) - изменение объема газа, \(V\) - начальный объем газа, \(\alpha\) - коэффициент линейного расширения газа, \(T\) - изменение температуры.

Изменение внутренней энергии газа при нагреве можно вычислить по формуле:
\[\Delta U = \frac{3}{2} mR \Delta T\]
где \(\Delta U\) - изменение внутренней энергии, \(m\) - масса газа, \(R\) - универсальная газовая постоянная, \(\Delta T\) - изменение температуры.

Пример:
Для решения данной задачи нам нужно знать начальную и конечную температуру (20°C и 30°C соответственно), массу газа (10 г), постоянное давление и коэффициент линейного расширения углекислого газа.

Совет:
Для более полного понимания темы, рекомендуется изучить линейное и объемное расширение газов, универсальную газовую постоянную и формулы, связанные с этими понятиями.

Задача на проверку:
Найдите работу расширения газа и изменение его внутренней энергии при нагреве углекислого газа массой 15 г от 25 до 35 °С при постоянном давлении.