Сколько теплоты получил газообразный гелий массой 40 г, когда его нагрели на 20 К при постоянном давлении, учитывая

Тема: Теплота и изменение внутренней энергии газа.

Объяснение: Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать формулу для изменения внутренней энергии газа:
ΔU = nCvΔT,
где ΔU - изменение внутренней энергии, n - количество вещества газа (в молях), Cv - молярная теплоёмкость при постоянном объёме, ΔT - изменение температуры.

Для решения задачи нам нужно найти значение ΔU, зная массу газа и изменение температуры. Сначала найдём количество вещества газа:
n = масса газа / молярная масса газа = 40 г / 4 г/моль = 10 моль.

Теперь мы можем использовать формулу для изменения внутренней энергии газа, предполагая, что молярная теплоёмкость при постоянном объёме равна Cv = 3/2 R, где R - универсальная газовая постоянная:
ΔU = 10 моль * (3/2 R) * 20 К = 30 R К.

Теперь нам нужно выразить полученное значение ΔU в джоулях. Зная, что R = 8,314 Дж/(моль·К), можем рассчитать:
ΔU = 30 R К * 8,314 Дж/(моль·К) ≈ 249,42 Дж.

Таким образом, газообразный гелий получил примерно 249,42 Дж теплоты при нагреве на 20 К при постоянном давлении.

Совет: Чтобы лучше понять концепцию изменения внутренней энергии газа и теплоты, рекомендуется изучить термодинамику и основные законы газового состояния, такие как законы Бойля-Мариотта, Шарля и Гая-Люссака. Также стоит освоить работу с единицами измерения энергии и теплоты, чтобы правильно выполнять расчёты.

Упражнение: Сколько теплоты получит газообразный кислород массой 32 г, если его нагреть на 30 К при постоянном давлении? (Молярная масса кислорода равна 32 г/моль, молярная теплоёмкость при постоянном объёме равна Cv = 5/2 R).