Сколько теплоты поглотил газ на участке 2-3 после изотермического расширения при t1=300К и последующем повышении

Содержание: Теплота в газовых процессах

Пояснение:

Чтобы решить эту задачу, мы будем использовать первый закон термодинамики, который связывает изменение внутренней энергии газа и совершенную работу газа. В данном случае, мы знаем, что процесс идет при постоянной температуре, то есть газ находится в изотермическом состоянии.

1. Сначала найдем работу, совершенную газом на участке 2-3. Для этого используем формулу работы газа при изотермическом процессе:

W = P * V * ln(V2/V1)

Где W - совершенная работа газа, P - давление газа, V - объем газа, V2 - конечный объем газа на участке 3, V1 - начальный объем газа на участке 2. Нам известно, что давление повышается в 3 раза, поэтому можно предположить, что V2 = 3 * V1.

Заменим в формуле значения и найдем работу газа.

2. Затем, найдем изменение внутренней энергии газа на данном участке, используя формулу:

ΔU = Q - W

Где ΔU - изменение внутренней энергии газа, Q - теплота, поглощенная газом, W - работа, совершенная газом. Мы знаем, что работа считается положительной при сжатии газа, и отрицательной при расширении газа.

Заменим в формуле значения и найдем изменение внутренней энергии газа.

3. Наконец, чтобы найти количество теплоты, поглощенной газом, скорректируем формулу:

Q = ΔU + W

Заменим значения и найдем количество теплоты, поглощенное газом.

Доп. материал:

Дано:
t1 = 300 К,
P2/P1 = 3

Найти:
Количество теплоты, поглощенной газом на участке 2-3

Решение:
1. Найдем совершенную работу газа:

W = P * V * ln(V2/V1)

W = P1 * V * ln(3 * V1 / V1)

W = 3 * P1 * V1 * ln(3) (Упрощаем выражение)

2. Найдем изменение внутренней энергии газа:

ΔU = Q - W

ΔU = 0 - 3 * P1 * V1 * ln(3) (Так как процесс изотермический, то ΔU = 0)

3. Найдем количество теплоты, поглощенное газом:

Q = ΔU + W

Q = 0 + 3 * P1 * V1 * ln(3)

Ответ: Количество теплоты, поглощенное газом на участке 2-3, равно 3 * P1 * V1 * ln(3).

Совет:

Чтобы лучше понять данную тему, рекомендуется изучить законы термодинамики и ознакомиться с материалом о газовых процессах. Важно понимать, как работает изотермическое расширение и как применять формулы, связанные с теплотой и работой газа.

Задание для закрепления:

Дан газ, который прошел изотермическое расширение при температуре 400 К. Начальный объем газа равен 2 литрам. После расширения его объем увеличился в 4 раза. Найдите количество теплоты, поглощенное газом на данном участке.