Question

При изобарном расширении 0,02 кг кислорода его температура изменяется на 3°С. Величина работы, совершенная во время этого процесса равна 100 Дж. Какое количество теплоты было передано газу и чему равно изменение его внутренней энергии (ср=916 Дж/кгК)?

Answer 1

Для изобарного процесса второй закон термодинамики ΔU=A+Q
A=100Дж
Q=cmΔT=54,96 Дж, поскольку разница температур в кельвинах и цельсиях одинакова
тогда внутреняя энергия изменилась на 154,96 Дж

Answer 2

Для решения данной задачи воспользуемся уравнением первого начала термодинамики, которое выглядит следующим образом:

ΔQ = ΔU + ΔW

Где: ΔQ - количество теплоты, переданное газу ΔU - изменение внутренней энергии газа ΔW - работа, совершенная над газом

Из условия задачи известны следующие величины: ΔW = 100 Дж (работа) ΔT = 3 °C = 3 К (изменение температуры, которое следует перевести в Кельвины) Δm = 0,02 кг (изменение массы газа)

Для перевода температуры из градусов Цельсия в Кельвины, нужно добавить 273.15:

ΔT = 3 К

Теперь можно рассчитать количество теплоты, которое было передано газу:

ΔQ = ΔU + ΔW

ΔQ = mcΔT + ΔW

где: m - масса газа c - удельная теплоемкость газа при постоянном давлении (для кислорода ср = 916 Дж/кгК)

Теперь рассчитаем изменение внутренней энергии газа:

ΔU = mcΔT

Теперь подставим известные значения:

ΔU = 0,02 кг × 916 Дж/кгК × 3 К = 54,96 Дж

Теперь найдем количество теплоты:

ΔQ = ΔU + ΔW ΔQ = 54,96 Дж + 100 Дж = 154,96 Дж

Таким образом, количество теплоты, переданное газу, составляет 154,96 Дж, а изменение его внутренней энергии равно 54,96 Дж.