Какую работу (a) совершил газ и какая стала конечная температура (т2) после адиабатического расширения водорода массой

Тема: Адиабатическое расширение и изотермическое сжатие

Описание:
Адиабатическое расширение означает, что процесс происходит без передачи тепла между системой и окружающей средой. В данной задаче газ (водород) расширяется в 3 раза, что приводит к изменению его объема.
Изотермическое сжатие, напротив, происходит при постоянной температуре. В данной задаче водород был изотермически сжат в 2 раза.

Для решения задачи нам потребуются формулы и законы, связанные с адиабатическим и изотермическим процессами.

1. Закон Бойля-Мариотта для изотермического процесса: p₁ * V₁ = p₂ * V₂
(где p₁ и V₁ - начальное давление и объем, соответственно; p₂ и V₂ - конечное давление и объем, соответственно)

2. Формула адиабатического расширения: TV^(γ-1) = const
(где T - температура, V - объем, γ - показатель адиабаты, для одноатомных газов, таких как водород, γ = 5/3)

3. Работа расширения или сжатия газа: ΔW = p₂*V₂ - p₁*V₁

Чтобы решить задачу, мы можем следовать следующим шагам:
1. Рассчитаем конечный объем (V₂) после адиабатического расширения.
2. Рассчитаем конечное давление (p₂) после адиабатического расширения, используя формулу адиабатического расширения.
3. Рассчитаем начальное давление (p₁) после адиабатического расширения, используя формулу изотермического сжатия.
4. Рассчитаем конечную температуру (т2) после изотермического сжатия, используя закон Бойля-Мариотта.

Пример использования:
Расчитайте работу (a) газа и конечную температуру (т2) после адиабатического расширения водорода массой (m) равной 40 г, который имел начальную температуру (т1) 300 К и увеличил свой объем в (n1) 3 раза, а затем был изотермически сжат в (n2) 2 раза.

Совет:
При решении данной задачи, важно внимательно следовать каждому шагу и использовать соответствующие формулы и законы для адиабатического расширения и изотермического сжатия.

Упражнение:
Масса газа равна 50 г, начальная температура (т1) составляет 400 К. Если газ адиабатически расширяется в 4 раза, а затем изотермически сжимается в 3 раза, найдите конечную температуру (т2) и работу (a) газа.