Сколько количество теплоты требуется для повышения температуры аргона с 273К до 300К в вертикальном цилиндре с поршнем

Термодинамика. Расчет количества теплоты

Объяснение: Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать закон Бойля-Мариотта и формулу для расчета количества теплоты.

Сначала нам нужно найти объем аргонав итоговой температуре. Используя закон Бойля-Мариотта, мы можем записать: P₁V₁ = P₂V₂, где Р₁ и V₁ - начальное давление и объем, Р₂ и V₂ - конечное давление и объем. Мы знаем, что начальный объем V₁ = 10 л, а начальное давление Р₁ = 98 кПа. Конечное давление Р₂ остается неизвестным, и мы его ищем. Поскольку задача говорит нам о вертикальном цилиндре с поршнем без трения, давление газа остается постоянным, поэтому P₁ = P₂. Следовательно, Р₂ = 98 кПа.

Теперь, когда у нас есть конечный объем аргонав, мы можем использовать формулу для расчета количества теплоты: Q = mcΔT, где m - масса, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.

Масса газа m равна массе поршня, которая равна 1 кг. Удельная теплоемкость c аргона равна примерно 0,52 кДж/(кг·К). ΔT - разница в температуре, которая равна 300 К - 273 К = 27 К.

Теперь мы можем подставить значения в формулу: Q = 1 кг × 0,52 кДж/(кг·К) × 27 К = 14,04 кДж.

Демонстрация: "Сколько количество теплоты требуется для повышения температуры аргона с 273К до 300К в вертикальном цилиндре с поршнем массой 1 кг и площадью 50 см^2, содержащем аргон объемом 10 л при атмосферном давлении 98 кПа?"

Совет: Чтобы лучше понять, как использовать законы и формулы термодинамики, рекомендуется изучать основные понятия в этой области и пройти через несколько примеров решения задач. Практика и повторение помогут закрепить понимание материала.

Практика: Какое количество теплоты требуется для нагревания 0,5 кг воды с 20°C до 60°C, если удельная теплоемкость воды равна 4,186 кДж/(кг·°C)? (Не учитывайте изменение агрегатного состояния воды)