Як перебігає процес, коли одна моль ідеального газу входить у стан 1, потім нагрівається ізохорно до стану
Як перебігає процес, коли одна моль ідеального газу входить у стан 1, потім нагрівається ізохорно до стану 2, розширюється ізотермічно до стану 3 і повертається до початкового стану 1, охолоджуючись за постійного тиску? Нам також потрібно побудувати графік процесу в координатах тиск-об"єм та визначити кількість теплоти, випроміненої газом під час охолодження. Відомо, що тиск в стані 1 дорівнює 1 МПа, об"єм - 2 м3, а тиск в стані 2 дорівнює [невідомому значенню].
18.12.2023 08:34
Написать свой ответ:
Процесс, описанный в задаче, является циклическим процессом, изображенным на диаграмме pV (давление-объем). Для решения задачи нам необходимо использовать уравнение состояния идеального газа, а также известные значения давления и объема в начальном состоянии.
Пояснение:
1. Состояние 1: В начале процесса газ находится в состоянии 1, имеющем давление P1 = 1 МПа и объем V1 = 2 м3.
2. Изохорный процесс (с постоянным объемом): Затем газ нагревается при постоянном объеме до состояния 2. Поскольку процесс изохорный, объем остается неизменным (V2 = V1). Нагревание происходит при постоянном давлении, поэтому используем уравнение состояния идеального газа: PV = nRT.
3. Изотермический процесс (при постоянной температуре): После этого газ расслабляется и расширяется при постоянной температуре до состояния 3. Это означает, что давление и объем в этих состояниях связаны по следующему уравнению: P2V2 = P3V3.
4. Обратный процесс: Наконец, газ возвращается обратно в начальное состояние 1, охлаждаясь при постоянном давлении. Мы должны определить неизвестное значение давления в состоянии 2.
Чтобы построить график процесса, мы используем координаты pV в начальном состоянии и две известные точки процесса - состояние 2 и состояние 3. Это позволит нам построить замкнутую кривую, представляющую циклический процесс.
Чтобы определить теплоту, излучаемую газом во время охлаждения, мы должны использовать первое начало термодинамики, которое гласит, что изменение внутренней энергии газа равно разнице между введенной теплотой и совершенной работой газа. Нам не хватает информации о работе газа (W), поэтому мы не можем определить точное значение выделившейся теплоты.
Пример:
Задача: Какой объем будет иметь газ в состоянии 2, если его давление составляет 2 МПа?
Совет:
Для лучшего понимания данного процесса рекомендуется изучить законы Гей-Люссака, Авогадро и провести дополнительные примеры с использованием уравнения состояния идеального газа.
Закрепляющее упражнение:
Найдите значение работы (W), совершаемой газом во время циклического процесса, если известно, что изменение его внутренней энергии равно 100 Дж. (Подсказка: используйте первое начало термодинамики).