Во время 1–2 процесса (см. рисунок 1) прохладили 3 моль гелия до 10 °С. Какое количество теплоты было отнято от гелия

Содержание: Расчет теплоты в процессе изменения объема и давления газа

Объяснение: Для решения этой задачи мы можем использовать уравнение состояния идеального газа, которое имеет вид PV = nRT, где P - давление газа, V - его объем, n - количество вещества (моли), R - универсальная газовая постоянная и T - температура в кельвинах.

Первым делом, мы должны найти исходное значение теплоты, отнимаемое от гелия при изменении его объема и давления. Для этого мы можем использовать формулу теплоты Q = ΔU - W, где Q - теплота, ΔU - изменение внутренней энергии и W - совершенная работа.

В данной задаче изменение внутренней энергии равно нулю, так как температура газа не меняется. Следовательно, задача сводится только к расчету совершенной работы.

Согласно условию задачи, объем газа уменьшается в три раза, а давление увеличивается в два раза. Работа, совершенная при таком изменении объема и давления, может быть рассчитана по формуле W = PΔV, где ΔV - изменение объема.

Подставляя данные в формулу получаем W = (2P - P)(3V - V) = PΔV.

Зная значение универсальной газовой постоянной R = 8,31 Дж/(моль·К) и пользуясь уравнением состояния идеального газа PV = nRT, можно выразить давление P через R, объем V и температуру T.

Таким образом, мы найдем совершенную работу W и, используя формулу Q = ΔU - W, получим значение отнимаемой теплоты Q.

Пример: В данном случае, для решения задачи, нам даны значения объема V = 3 моль, температуры T = 10 °C (которую необходимо преобразовать в Кельвины), и постоянная R = 8,31 Дж/(моль·К).

Совет: При решении задач, связанных с теплотой и газами, очень важно обращать внимание на единицы измерения и правильно переводить их в соответствующие системы.

Задание: Найдите количество отнимаемой теплоты Q от гелия в данном процессе, учитывая уменьшение объема в 3 раза и увеличение давления в 2 раза. (Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль·К)).