Какова работа внешних сил, количество теплоты, полученное газом, и изменение внутренней энергии, когда кислород массой

Тема занятия: Теплота и работа внешних сил

Разъяснение:
Работа внешних сил, количество теплоты и изменение внутренней энергии связаны с термодинамическим процессом нагревания кислорода при постоянном давлении.

Работа внешних сил выражает совершенную энергию посредством механического воздействия на систему. В данной задаче работа внешних сил равна нулю, так как газ нагревается при постоянном давлении, а объем не меняется. Следовательно, работа внешних сил не вносит вклад.

Количество теплоты, полученное газом, можно вычислить по формуле:

Q = m * c * ΔT,

где Q - количество теплоты, m - масса кислорода, c - удельная теплоемкость кислорода, ΔT - изменение температуры.

Подставляя известные значения в формулу, получим:

Q = 0,4 кг * 920 Дж/(кг·К) * (ΔT).

Изменение внутренней энергии вычисляется как сумма работы и полученного количества теплоты:

ΔU = Q + W.

Так как работа внешних сил равна нулю, то изменение внутренней энергии равно количеству теплоты:

ΔU = Q.

Демонстрация:
Найдем количество теплоты, полученное газом, и изменение внутренней энергии при нагревании кислорода массой 400 г, удельная теплоемкость которого составляет 920 Дж/(кг·К), при постоянном давлении на 20 °C.

Решение:
Q = 0,4 кг * 920 Дж/(кг·К) * (20 °C) = 7360 Дж.

ΔU = Q = 7360 Дж.

Совет:
Для лучшего понимания концепции работы внешних сил, количества теплоты и изменения внутренней энергии, рекомендуется изучить основы термодинамики, включая удельные теплоемкости различных веществ и принципы сохранения энергии.

Проверочное упражнение:
Каково количество теплоты и изменение внутренней энергии, когда 150 г воды нагревается от 20 °C до 50 °C? Удельная теплоемкость воды составляет 4186 Дж/(кг·К). (Ответы округлите до ближайшего целого числа.)