Работа и внутренняя энергия газов
На какую высоту поднялся груз под невесомым поршнем в вертикальном цилиндре, если на поршне находится газ гелий массой
На какую высоту поднялся груз под невесомым поршнем в вертикальном цилиндре, если на поршне находится газ гелий массой M = 20 кг, которому сообщили количество теплоты Q = 300 джоулей при атмосферном давлении p0 = 100 кПа? Поперечное сечение цилиндра имеет площадь S = 100 см^2, ускорение свободного падения равно G = 10. Предположим, что тепло проводилось медленно. Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль*K). Ответ выразите в сантиметрах и округлите до целых. Какое изменение произошло во внутренней энергии газа? Ответ выразите в Дж и округлите до целых. Какое изменение произошло в.
01.08.2024 09:03
Написать свой ответ:
Описание:
Для решения данной задачи необходимо использовать первый закон термодинамики, который гласит, что изменение внутренней энергии газа равно разности полученного количества теплоты и совершенной работы.
Сначала найдем работу газа. Работа газа, совершаемая при подъеме поршня, вычисляется по формуле:
W = F * h
Где F - сила, действующая на поршень, а h - высота подъема.
Для определения силы F воспользуемся формулой:
F = p * S
Где p - давление газа, S - площадь поперечного сечения цилиндра.
Используя данную формулу и указанные значения p и S, найдем силу F.
Теперь подставим найденное значение силы в формулу работы и найдем высоту подъема h.
Для определения изменения внутренней энергии газа воспользуемся формулой:
ΔU = Q - W
Где ΔU - изменение внутренней энергии газа, Q - теплота, сообщенная газу, а W - работа.
Подставим значения Q и W в данную формулу и найдем изменение внутренней энергии газа.
Дополнительный материал:
Задача: На какую высоту поднялся груз под невесомым поршнем в вертикальном цилиндре, если на поршне находится газ гелий массой M = 20 кг, которому сообщили количество теплоты Q = 300 джоулей при атмосферном давлении p0 = 100 кПа? Поперечное сечение цилиндра имеет площадь S = 100 см^2, ускорение свободного падения равно G = 10. Предположим, что тепло проводилось медленно. Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль*K). Ответ выразите в сантиметрах и округлите до целых. Какое изменение произошло во внутренней энергии газа? Ответ выразите в Дж и округлите до целых.
Совет:
При решении данной задачи важно корректно выбрать единицы измерения для всех величин и преобразовать значения массы газа и площади сечения цилиндра в кг и м^2 соответственно, чтобы получить правильный и единообразный результат.
Дополнительное упражнение:
У газа, находящегося в вертикальном цилиндре, массой 50 кг, повысили внутреннюю энергию на 400 Дж. Площадь поперечного сечения цилиндра составляет 200 см^2. При атмосферном давлении на поршень цилиндра действует сила 500 Н. Какую работу совершил газ при этом? Ответ выразите в Дж и округлите до целых.