Question

2. Водород массой 132 г изобарно нагрели на 238 К. Найти: работу, выполненную газом, количество теплоты, переданное газу, изменение внутренней энергии.

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

Дано:

m = 132 г = 132·10⁻³ кг

M = 2·10⁻³ кг/моль

i = 5 - число степеней свободы молекулярного водорода

ΔT = 238 К

______________

A - ?

Q - ?

ΔU - ?

1)

Находим число молей водорода:

v = m / M = 132/2 = 66 моль

2)

Работа газа:

A = v·R·ΔT = 66·8,31·238 ≈ 131 кДж

3)

Изменение внутренней энергии:

ΔГ = (i/2)·v·R·ΔT = (i/2)·A = (5/2)·131 ≈ 328 кДж

4)

Количество теплоты:

Q = ΔU + A = 328 + 131 ≈ 460 кДж

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать первый закон термодинамики, который утверждает, что изменение внутренней энергии (ΔU) газа равно разнице между количеством теплоты (Q), переданным газу, и работой (W), выполненной газом:

ΔU = Q - W

Чтобы найти количество теплоты (Q), переданное газу, мы можем использовать формулу:

Q = m * c * ΔT

где:

• Q - количество теплоты (в джоулях)
• m - масса водорода (в килограммах)
• c - удельная теплоемкость водорода при постоянном давлении (приближенно равно 20.8 Дж/(г·K))
• ΔT - изменение температуры (в кельвинах)

Сначала переведем массу водорода из граммов в килограммы:

132 г = 0.132 кг

Теперь мы можем найти количество теплоты (Q):

Q = 0.132 кг * 20.8 Дж/(г·K) * (238 K - 0 K) Q = 0.132 кг * 20.8 Дж/(г·K) * 238 K Q = 642.624 Дж

Теперь давайте найдем работу (W), выполненную газом. Для изобарного процесса (при постоянном давлении) работа можно найти следующим образом:

W = P * ΔV

где:

• P - постоянное давление (в паскалях)
• ΔV - изменение объема (в кубических метрах)

Чтобы найти ΔV, мы можем использовать уравнение состояния идеального газа:

PV = nRT

где:

• P - давление (в паскалях)
• V - объем (в кубических метрах)
• n - количество вещества (в молях)
• R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·K))
• T - температура (в кельвинах)

Мы знаем, что масса водорода (m) равна 0.132 кг, а молярная масса водорода (M) равна примерно 2 г/моль (H2). Таким образом, количество вещества (n) можно найти так:

n = масса / молярная масса n = 0.132 кг / 0.002 кг/моль n = 66 моль

Теперь мы можем найти давление (P) с использованием уравнения состояния идеального газа:

PV = nRT

P * V = nRT

P = nRT / V

P = (66 моль * 8.314 Дж/(моль·K) * 238 K) / V

Теперь мы можем найти работу (W):

W = P * ΔV

W = [(66 моль * 8.314 Дж/(моль·K) * 238 K) / V] * ΔV

W = (66 моль * 8.314 Дж/(моль·K) * 238 K) - (66 моль * 8.314 Дж/(моль·K) * 0 K)

W = 133264.352 Дж

Теперь мы можем найти изменение внутренней энергии (ΔU) с использованием первого закона термодинамики:

ΔU = Q - W

ΔU = 642.624 Дж - 133264.352 Дж

ΔU = -132621.728 Дж

Ответ:

1. Количество теплоты, переданное газу, составляет 642.624 Дж.
2. Работа, выполненная газом, равна 133264.352 Дж.
3. Изменение внутренней энергии газа составляет -132621.728 Дж.