Какова работа, совершаемая воздухом при его расширении и изменение его внутренней энергии, если его масса составляет

Содержание: Работа воздуха и изменение его внутренней энергии

Инструкция: Первоначально нам даны следующие данные: масса воздуха (m) = 15 кг, начальная температура (T1) = 100 °C, конечная температура (T2) = 250 °C при постоянном давлении. Нам нужно вычислить работу, совершаемую воздухом и изменение его внутренней энергии.

Работа, совершаемая воздухом (W), можно вычислить с использованием формулы:

W = P * ΔV,

где P - постоянное давление, ΔV - изменение объема.

Для вычисления ΔV нам необходимо использовать закон Гей-Люссака, который гласит:

V1 / T1 = V2 / T2,

где V1 и V2 - объемы газа при начальной и конечной температуре соответственно.

Так как давление постоянно, ΔV равно V2 - V1.

Из закона Гей-Люссака мы можем определить значение ΔV:

V1 / T1 = V2 / T2,

V1 / (100 + 273) = V2 / (250 + 273),

V1 = (100 + 273) * V2 / (250 + 273).

Теперь, используя найденное значение V1, можем найти ΔV:

ΔV = V2 - V1.

После вычисления ΔV мы можем найти работу, совершенную воздухом:

W = P * ΔV.

Чтобы найти изменение внутренней энергии, можно использовать тепловой закон:

ΔU = Q - W,

где Q - тепловая энергия.

Например:
Дано: m = 15 кг, T1 = 100 °C, T2 = 250 °C.
Найти: W и ΔU.

Решение:
1. Вычисляем V1, используя закон Гей-Люссака: V1 = (100 + 273) * V2 / (250 + 273).
2. Вычисляем ΔV: ΔV = V2 - V1.
3. Вычисляем W, используя W = P * ΔV, где P - постоянное давление.
4. Вычисляем ΔU, используя ΔU = Q - W, где Q - тепловая энергия.

Совет: Для более глубокого понимания и лучшего освоения данной темы, рекомендуется ознакомиться с законами термодинамики и упражняться в решении подобных задач.

Задание: При заданной массе воздуха равной 12 кг и начальной температуре 20°C, конечная температура воздуха равна 80°C. Рассчитайте работу, совершаемую воздухом, и изменение его внутренней энергии при постоянном давлении.