Question

Какое количество теплоты должен получить воздух массой 5 г с начальной температурой 290 К, чтобы при изобарном расширении его объем увеличился вдвое? Универсальная газовая постоянная R=8,3 Дж/(моль·К). (ответ в кДж, округлить до целых.)

Answer 1

Ответ:

1) pV =m/M*RT p=const  Для условия задачи (m*RT/pM)=const  и в дальнейшем они сократятся

Поэтому V2*V1 = T2/T1 => 2=T2/290 => T2=580K

2) Q =cm(T2-T1) =cm*290K

Найди в справочнике удельную теплоемкость воздуха и получишь результат

Answer 2

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

Изобарное расширение означает, что давление P остается постоянным. Тогда соответствующая формула для изменения объема V будет:

V1 / V2 = T1 / T2,

где V1 и T1 - начальный объем и температура, а V2 и T2 - конечный объем и температура соответственно.

Мы знаем, что объем увеличивается вдвое, т.е., V2 = 2 * V1.

Также из условия задачи известно, что масса воздуха равна 5 г. Чтобы найти количество вещества n в молях, можно использовать массу воздуха и молярную массу молекул воздуха (примерно 28.97 г/моль).

Теперь, чтобы найти количество теплоты, которое должен получить воздух, мы можем использовать следующую формулу:

Q = n * C_p * (T2 - T1),

где Q - количество теплоты, C_p - удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении (приближенно равна 29.19 Дж/(моль·К)).

Давайте выполним расчеты:

1. Найдем количество вещества n в молях: n = масса воздуха / молярная масса воздуха n = 5 г / 28.97 г/моль ≈ 0.17234 моль.

2. Найдем начальный объем V1: V1 = n * R * T1 V1 = 0.17234 моль * 8.3 Дж/(моль·К) * 290 К ≈ 438.8 Дж.

3. Найдем конечный объем V2: V2 = 2 * V1 V2 = 2 * 438.8 Дж ≈ 877.6 Дж.

4. Найдем количество теплоты Q: Q = n * C_p * (T2 - T1) Q = 0.17234 моль * 29.19 Дж/(моль·К) * (877.6 К - 290 К) ≈ 15898.17 Дж.

5. Переведем ответ в кДж: Q ≈ 15.89817 кДж.

Ответ: Количество теплоты, которое должен получить воздух массой 5 г при изобарном расширении, чтобы его объем увеличился вдвое, составляет приблизительно 15.9 кДж (округлено до целых).