Question

Какую работу могут совершить 12 кг водорода при повышении температуры на 12 °С при постоянном давлении?

Answer 1

Ответ:

ответ с объяснением на рисунке (жәлеп сігіл бар, өзің шығар П.С.НҰРХАТ)

Answer 2

Для решения этой задачи, мы можем использовать закон Гей-Люссака для идеальных газов. Формула закона Гей-Люссака:

$\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}$,

где $V_1$ и $T_1$ - объем и температура в начальном состоянии, $V_2$ и $T_2$ - объем и температура в конечном состоянии.

Также мы можем использовать уравнение состояния идеального газа:

$PV = nRT$,

где $P$ - давление, $V$ - объем, $n$ - количество вещества (в молях), $R$ - универсальная газовая постоянная, $T$ - температура (в кельвинах).

Дано: $P$ (давление) - постоянное $T_1$ (начальная температура) = $T_0$ (обычно используют 273.15 К, что соответствует 0 °C) $T_2$ (конечная температура) = $T_1 + 12$ °C

Мы также знаем, что $n$ (количество вещества) в данной задаче равно массе водорода, деленной на его молярную массу.

Молярная масса водорода (H₂) = 2 г/моль.

$n = \frac{12 \, \text{кг}}{2 \, \text{г/моль}} = 6 \, 000 \, \text{моль}$.

Теперь мы можем использовать уравнение состояния идеального газа для начального и конечного состояний:

$PV_1 = nRT_1$,

$PV_2 = nRT_2$.

Так как давление и количество вещества (моль) не изменяются, можно записать:

$\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}$.

Раскрываем значения и подставляем:

$\frac{V_1}{T_0} = \frac{V_2}{T_1 + 12}$.

Теперь можем решить уравнение относительно $V_2$:

$V_2 = \frac{V_1 \cdot (T_1 + 12)}{T_0}$.

Подставим значения:

$V_2 = \frac{V_1 \cdot (T_1 + 12)}{T_0} = \frac{12 \, \text{кг} \cdot (273.15 \, \text{К} + 12 \, \text{К})}{273.15 \, \text{К}}$.

Вычисляем:

$V_2 = \frac{12 \, \text{кг} \cdot 285.15 \, \text{К}}{273.15 \, \text{К}} \approx 12.56 \, \text{кг}$.

Таким образом, объем 12 кг водорода при повышении температуры на 12 °C при постоянном давлении составит примерно 12.56 кг. Обратите внимание, что у нас по-прежнему объем измеряется в килограммах, так как давление постоянно. Если вам нужен объем в литрах или метрах кубических, учтите, что объем идеального газа при заданной температуре и давлении можно перевести из килограммов в объемную единицу, используя уравнение состояния идеального газа.