При температуре 280 К и давлении 4*10^5 Па, объем газа составляет 0,1 м3. Какая работа совершена над газом

Тема урока: Работа с газом

Объяснение: Для решения данной задачи нам понадобится формула работы, совершенной над газом. Работа определяется как произведение изменения объема газа и давления, при котором происходят эти изменения. Формула для рассчета работы выглядит следующим образом:

\[ W = P \cdot \Delta V \]

Где:
W - работа, совершенная над газом
P - давление газа
ΔV - изменение объема газа

В нашем случае, чтобы найти работу, нам нужно найти изменение объема газа (ΔV) и подставить его в формулу, вместе с известным давлением (P).

Мы знаем, что начальная температура газа (T1) равна 280 К, начальное давление (P1) равно 4*10^5 Па, и начальный объем (V1) равен 0,1 м^3. Мы также знаем, что конечная температура (Т2) равна 420 К.

Для нахождения изменения объема газа (ΔV), мы можем использовать закон Гей-Люссака, который утверждает, что при постоянном давлении, объем газа пропорционален его температуре:

\[ \frac{V2}{T2} = \frac{V1}{T1} \]

Решив эту формулу относительно V2, мы найдем, что конечный объем (V2) равен:

\[ V2 = \frac{V1 \cdot T2}{T1} \]

Теперь у нас есть все данные для рассчета работы (W). Подставим значения в формулу работы и получим ответ.

Пример:

Дано:
T1 = 280 К
P1 = 4*10^5 Па
V1 = 0,1 м^3
T2 = 420 К

Найдем ΔV с помощью закона Гей-Люссака:
\[ V2 = \frac{V1 \cdot T2}{T1} = \frac{0,1 \cdot 420}{280} = 0,15 м^3 \]

Теперь, используя формулу работы, найдем W:
\[ W = P \cdot \Delta V = 4*10^5 \cdot 0,05 = 2*10^4 Дж \]

Ответ: работа, совершенная над газом при увеличении его объема до 420 К при постоянном давлении, равна 2*10^4 Дж.

Совет: Для лучшего понимания работы с газом, рекомендуется изучить законы газовой термодинамики, такие как закон Бойля-Мариотта, закон Шарля и закон Гей-Люссака. Также полезно запомнить формулы для рассчета работы и основные единицы измерения, используемые в газовой термодинамике.

Ещё задача: При давлении 2*10^5 Па и температуре 300 К, объем газа составляет 0,2 м^3. Какая работа совершается над газом, если его объем уменьшается до 0,1 м^3 при постоянной температуре? Ответ дайте в джоулях.