Термодинамика и работа идеального газа
В установке для исследования законов термодинамики присутствует цилиндрический сосуд с без трения движущимся поршнем
В установке для исследования законов термодинамики присутствует цилиндрический сосуд с без трения движущимся поршнем, а также приборы для измерения давления и температуры. Заполните сосуд водородом объемом 1 литр, а затем нагрейте газ и увеличьте его объем до 2 литров. С учетом того, что газ является идеальным, какое количество теплоты было передано водороду, выразите в джоулях. Округлите ответ до целого числа.
15.11.2023 06:18
Написать свой ответ:
Объяснение: В данной задаче нам предлагается рассчитать количество теплоты, которое было передано идеальному газу на примере сосуда с водородом. Приращение объема газа при постоянной температуре называется изохорным процессом.
Для решения задачи необходимо использовать уравнение состояния идеального газа: PV = nRT, где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная и T - температура.
Для расчета количества теплоты, которое было передано водороду, воспользуемся формулой:
Q = ΔU + ΔW, где Q - количество теплоты, ΔU - изменение внутренней энергии системы, ΔW - работа, совершенная над системой.
В данной задаче, так как объем газа увеличивается при постоянном давлении, то работа, совершенная над системой, будет равна W = PΔV, где W - работа, P - давление, ΔV - изменение объема.
Теперь подставим полученные значения в формулу для расчета количества теплоты:
Q = ΔU + W = ΔU + PΔV.
В идеальном газе изменение внутренней энергии ΔU связано только с изменением температуры по формуле ΔU = nCΔT, где C - молярная теплоемкость при постоянном объеме газа, ΔT - изменение температуры.
С учетом того, что система находится в постоянном объеме, работа совершена равномерно, и ее можно рассчитать по формуле W = PΔV.
Теперь подставим все значения в формулу для расчета количества теплоты:
Q = ΔU + W = nCΔT + PΔV.
Зная все необходимые значения, можно рассчитать количество теплоты, переданное водороду.
Доп. материал:
В данной задаче необходимо найти количество теплоты, переданное водороду при увеличении его объема от 1 литра до 2 литров при постоянном давлении. Предположим, что количество вещества водорода равно 1 моль, универсальная газовая постоянная R = 8,314 Дж/(моль·К), молярная теплоемкость при постоянном объеме C = 5/2 R. Рассчитаем ΔT, ΔV и P, а затем подставим значения в формулу для расчета количества теплоты Q.
Совет: Для успешного решения задач по термодинамике рекомендуется ознакомиться с основными законами и принципами термодинамики, изучить формулы и применять их в практических задачах. Важно также не забывать об учете размерностей величин и округлении ответов в соответствии с условиями задачи.
Закрепляющее упражнение:
Рассчитайте количество теплоты, которое было передано идеальному газу в процессе увеличения его объема от 1 литра до 2 литров при постоянном давлении. Предположим, что количество вещества водорода равно 1 моль, универсальная газовая постоянная R = 8,314 Дж/(моль·К), молярная теплоемкость при постоянном объеме C = 5/2 R. Ответ округлите до целого числа.