Question

кислород нагревают от 323 к до 333 к масса кислорода 0,16кг.Найти количество теплоты,полученной газом,и изменение его внутренней энергии при изохорном и изобарном процессах.начальное давление приближенное к атмосферному.

Answer 1

-3517

Объяснение:

При давлении, близком к атмосферному, газ можно считать идеальным. Графики изохорного I и изобарного II процессов (рис.) расположены между одними и теми же изотермами, следовательно, изменение внутренней энергии газа должно быть одинаковым: ΔUV=ΔUp= m μ i 2 R(T2−T1), (1) где i=5 — число степеней свободы (молекула кислорода двухатомна). Поскольку оба процесса характеризуются постоянными теплоемкостями, искомое количество теплоты может быть найдено по формуле Q= m μ C(T2−T1), (2) где C — молярная теплоемкость, зависящая от характера процесса. При изохорном процессе газ не р совершает работы, поэтому количество поглощенной теплоты будет меньше: QVhttps://earthz.ru/solves/Zadacha-po-fizike-3517

Answer 2

Для решения этой задачи мы будем использовать уравнение состояния идеального газа и выражения для изменения внутренней энергии и количества теплоты в изохорном и изобарном процессах.

1. Изохорный процесс (процесс при постоянном объеме): В изохорном процессе изменение внутренней энергии (ΔU) связано только с полученным теплом (Q). Это можно выразить следующим образом:

   ΔU = Q

2. Изобарный процесс (процесс при постоянном давлении): В изобарном процессе также используется первое начало термодинамики:

   ΔU = Q - W

   где ΔU - изменение внутренней энергии, Q - количество полученного тепла, W - работа, выполненная газом. В изобарном процессе газ выполняет работу против изменения объема, и это можно выразить как:

   W = PΔV

   где P - начальное давление, ΔV - изменение объема. Поскольку объем не меняется в данной задаче, ΔV = 0, и, следовательно, W = 0.

Теперь мы можем перейти к решению задачи:

1. Изохорный процесс: ΔU_изохорный = Q_изохорный

   Из уравнения состояния идеального газа (PV = nRT), где n - количество вещества, можно выразить количество молей (n):

   n = m / M,

   где m - масса газа (0.16 кг), M - молярная масса кислорода (приближенно 32 г/моль).

   n = 0.16 кг / (32 г/моль) = 0.005 моль

   Теперь мы можем выразить начальное давление (P) с использованием уравнения состояния:

   PV = nRT

   P * V = (0.005 моль) * (8.314 Дж/(моль·К) * 333 К

   P = (0.005 моль * 8.314 Дж/(моль·К) * 333 К) / V

   V = (0.005 моль * 8.314 Дж/(моль·К) * 333 К) / P

   Теперь мы можем найти количество теплоты (Q_изохорный) в изохорном процессе:

   ΔU_изохорный = Q_изохорный Q_изохорный = ΔU_изохорный Q_изохорный = n * C_v * ΔT

   Где C_v - молярная удельная теплоемкость при постоянном объеме. Для двуатомного идеального газа C_v = (5/2)R.

   Q_изохорный = (0.005 моль) * ((5/2) * 8.314 Дж/(моль·К)) * (333 К - 323 К)

   Q_изохорный = 0.005 моль * (5/2) * 8.314 Дж/(моль·К) * 10 К = 0.52175 Дж

2. Изобарный процесс: В изобарном процессе работа, выполненная газом (W), равна нулю, поэтому

   ΔU_изобарный = Q_изобарный - W = Q_изобарный - 0 = Q_изобарный

   Так как начальное давление приближено к атмосферному, мы можем предположить, что это равно приближенно 1 атмосфере, что составляет около 101325 Па.

   Из уравнения состояния идеального газа можно выразить объем (V) в изобарном процессе:

   PV = nRT

   (101325 Па) * V = (0.005 моль) * (8.314 Дж/(моль·К) * 333 К

   V = (0.005 моль * 8.314 Дж/(моль·К) * 333 К) / (101325 Па) = 0.00135 м³

   Теперь мы можем найти количество теплоты (Q_изобарный) в изобарном процессе:

   ΔU_изобарный = Q_изобарный Q_изобарный = ΔU_изобарный Q_изобарный = n * C_p * ΔT

   Где C_p - молярная удельная теплоемкость при постоянном давлении. Для двуатомного идеального газа C_p = (7/2)R.

   Q_изобарный = (0.005 моль) * ((7/2) * 8.314 Дж/(моль·К)) * (333 К - 323 К)

   Q_изобарный = 0.005 моль * (7/2) * 8.314 Дж/(моль·К) * 10 К = 0.91595 Дж

Итак, количество теплоты, полученное газом, составляет около 0.52175 Дж в изохорном процессе и около 0.91595 Дж в изобарном процессе. Изменение внутренней энергии (ΔU) равно количеству полученной теплоты (Q) в обоих случаях, так как работа (W) в изохорном процессе равна нулю.