Вопрос задан 05.07.2023 в 02:01. Предмет Физика. Спрашивает Русанов Влад.

Одноатомный идеальный газ совершает квазистатический процесс, определяемый уравнением P = α + β·V,

где α и β некоторые постоянные величины, из состояния P1 = 300 кПа и V1 = 3 л в состояние с P2 = 100 кПа и V2 = 6 л. Чему равно отношение средней молярной теплоемкости процесса к универсальной газовой постоянной? Ответ записать с точностью до десятых.
0 0
Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Внимание! Ответы на вопросы дают живые люди. Они могут содержать ошибочную информацию, заблуждения, а также ответы могут быть сгенерированы нейросетями. Будьте внимательны. Если вы уверены, что ответ неверный, нажмите кнопку "Пожаловаться" под ответом.
Отвечает Дынник Алина.

Ответ:

-0,5

Объяснение:

Прежде всего выразим количество теплоты, подведенное к системе, воспользовавшись первым началом термодинамики:

\displaystyle Q=A+\Delta U

Работу по расширению газа можно найти как площадь под графиком процесса в pV координатах. Из уравнения P = α + β·V можно предположить, что график процесса - прямая линия, таким образом, работа совпадает с площадью трапеции:

\displaystyle A=\frac{p_1+p_2}{2}*(V_2-V_1)=\frac{3*10^5+10^5}{2}*(6*10^{-3}-3*10^{-3})= 600 Дж

Изменение внутренней энергии определяется лишь конечным и начальным состоянием системы:

\displaystyle \Delta U=\frac{3}{2} \nu R\Delta T=\frac{3}{2} \Delta (pV) =1.5*(10^5*6*10^{-3}-3*10^5*3*10^{-3})=-450 Дж

\displaystyle Q=600+(-450)=150 Дж

Молярная теплоемкость:

\displaystyle c_{\mu}=\frac{Q}{\nu \Delta T}

Однако:

\displaystyle \Delta (pV)=\nu R \Delta T => \nu \Delta T=\frac{\Delta (pV)}{R}

\displaystyle c_{\mu}=\frac{QR}{\Delta (pV)}

А искомое отношение:

\displaystyle \frac{c_{\mu}}{R}= \frac{Q}{p_2V_2-p_1V_1}=\frac{150}{6*10^{-3}*10^5-3*10^{-3}*3*10^5}=-0.5

Примечание: отрицательное значение теплоемкости означает, что мы подводим тепло, а температура системы падает.

0 0
Отвечает нейросеть ChatGpt. Будьте внимательны, ответы нейросети могут содержать ошибочные или выдуманные данные.

Для квазистатического процесса идеального газа с уравнением состояния P=α+βVP = \alpha + \beta \cdot V, можно использовать выражение для работы WW идеального газа:

W=V1V2PdVW = -\int_{V_1}^{V_2} P \, dV

Заметим, что P=α+βVP = \alpha + \beta \cdot V, поэтому

W=V1V2(α+βV)dVW = -\int_{V_1}^{V_2} (\alpha + \beta \cdot V) \, dV

W=V1V2αdVV1V2βVdVW = -\int_{V_1}^{V_2} \alpha \, dV - \int_{V_1}^{V_2} \beta \cdot V \, dV

W=α(V2V1)βV1V2VdVW = -\alpha \cdot (V_2 - V_1) - \beta \cdot \int_{V_1}^{V_2} V \, dV

W=α(V2V1)β(V22V122)W = -\alpha \cdot (V_2 - V_1) - \beta \cdot \left(\frac{V_2^2 - V_1^2}{2}\right)

Подставляя значения V1=3лV_1 = 3 \, \text{л}, V2=6лV_2 = 6 \, \text{л}, α=P1=300кПа\alpha = P_1 = 300 \, \text{кПа}, β=P2P1V2V1=100кПа300кПа6л3л=100кПа/л\beta = \frac{P_2 - P_1}{V_2 - V_1} = \frac{100 \, \text{кПа} - 300 \, \text{кПа}}{6 \, \text{л} - 3 \, \text{л}} = -100 \, \text{кПа/л}, мы можем вычислить WW:

W=300(63)(100)62322=900кПал+150кПал=750кПалW = -300 \cdot (6 - 3) - (-100) \cdot \frac{6^2 - 3^2}{2} = -900 \, \text{кПа} \cdot \text{л} + 150 \, \text{кПа} \cdot \text{л} = -750 \, \text{кПа} \cdot \text{л}

Теперь, используя первое начало термодинамики, Q=ΔU+WQ = \Delta U + W, где QQ - тепло, ΔU\Delta U - изменение внутренней энергии, WW - работа, и зная, что для квазистатического процесса ΔU=QW\Delta U = Q - W, мы можем выразить изменение внутренней энергии:

ΔU=QW=0(750кПал)=750кПал\Delta U = Q - W = 0 - (-750 \, \text{кПа} \cdot \text{л}) = 750 \, \text{кПа} \cdot \text{л}

Для одноатомного идеального газа справедливо: Cv=32RC_v = \frac{3}{2} R и Cp=52RC_p = \frac{5}{2} R, где CvC_v - молярная теплоемкость при постоянном объеме, CpC_p - молярная теплоемкость при постоянном давлении, RR - универсальная газовая постоянная.

Отношение молярных теплоемкостей можно выразить как:

CpCv=52R32R=53\frac{C_p}{C_v} = \frac{\frac{5}{2} R}{\frac{3}{2} R} = \frac{5}{3}

0 0

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос