Скільки теплоти потрібно надати повітрю масою 5 г при початковій температурі 17°С, щоб його об єм збільшився вдвічі

Тема занятия: Теплообмен при изменении объема газа

Разъяснение: Для решения этой задачи мы можем применить закон Шарля, который устанавливает, что объем газа прямо пропорционален его абсолютной температуре при постоянном давлении. Зная это, мы можем использовать формулу:

V1/T1 = V2/T2

где V1 и T1 - начальный объем и температура газа соответственно, V2 и T2 - конечный объем и температура газа соответственно.

В нашем случае, начальный объем газа V1 равен, конечный объем газа V2 вдвое больше, начальная температура T1 равна 17°C, а конечная температура T2 будет неизвестной.

Таким образом, мы можем записать уравнение:

V1/T1 = V2/T2

V1 = (V2/T2) * T1

Теперь нам нужно определить конечную температуру T2, чтобы объем газа увеличился вдвое.

Так как объем газа увеличивается при постоянном давлении, то теплота, которую нам нужно добавить, будет равна работе по формуле:

Q = P * ΔV

где P - постоянное давление, ΔV - изменение объема газа.

Поскольку газ и расширяется, работа будет положительной.

Таким образом, мы можем использовать формулу:

Q = P * ΔV = P * (V2 - V1)

Теперь мы можем подставить значения для V1, V2 и P и рассчитать теплоту.

Например:
Дано: V1 = 5 г, T1 = 17°C, V2 = 2 * V1

Решение:

V1/T1 = V2/T2

5/17 = (2 * 5)/T2

T2 = 17 * (2 * 5) / 5 = 17 * 2 = 34°C

Q = P * ΔV = P * (V2 - V1)

Где значения P и ΔV не предоставлены в задаче, поэтому допустим, что P = 1, ΔV = V2 - V1 = 2 * V1 - V1 = V1

Q = 1 * V1 = V1

Таким образом, теплота, которую нужно добавить, равна V1.

Совет: Чтобы лучше понять эту тему, рекомендуется изучить закон Шарля и его применение к задачам о теплообмене при изменении объема газа.

Проверочное упражнение: Свинец имеет объем 50 см³ при температуре 20°C. Какой будет объем свинца при температуре 100°C, если коэффициент линейного расширения свинца равен 0,000016/°C?