Question

Какая работа совершена 0.40 кг кислорода при изобарическом нагревании от 280 до 316 К? Под каким давлением был газ если его объем увеличился на 0,02 м^3?

Answer 1

1)

Работа:

A = (m/M)*R*ΔT

A = (0,40/32*10⁻³)*8,31*(316-280) ≈ 3 740 Дж

2)

A = p*ΔV

Давление:

p = A / ΔV = 3 740/0,02 ≈ 190 000 Па

Answer 2

Для того чтобы рассчитать работу, совершенную газом, необходимо знать изменение его объема и давления, а также тип процесса (изохорический, изобарический или изотермический). В данном случае у нас изобарический процесс, так как давление газа не меняется (постоянное).

Работа (W) газа при изобарическом процессе рассчитывается по формуле: W = P * ΔV,

где P - постоянное давление газа, ΔV - изменение объема газа.

Давление газа (P) мы не знаем, но оно не меняется в процессе, поэтому его можно найти, используя уравнение состояния идеального газа, которое выглядит так: PV = nRT,

где P - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа в абсолютной шкале (Кельвинах).

Для начальных условий у нас есть объем (V1 = 0,02 м^3), температура (T1 = 280 K) и масса (m = 0,40 кг) кислорода. Чтобы найти количество вещества (n), используем молярную массу кислорода (M = 32 г/моль) и массу (m): n = m / M = 0,40 кг / (32 г/моль) = 0,40 кг / 0,032 кг/моль = 12,5 моль.

Теперь можем найти начальное давление (P1) газа: P1 = nRT1 / V1 = (12,5 моль * 8,314 Дж/(моль·К) * 280 К) / 0,02 м^3 ≈ 43975 Па.

Теперь, когда у нас есть начальное давление (P1) и изменение объема (ΔV = V2 - V1 = 0,02 м^3), можем рассчитать работу газа: W = P1 * ΔV = 43975 Па * 0,02 м^3 = 879,5 Дж.

Таким образом, работа, совершенная газом при изобарическом нагревании, составляет 879,5 Дж (джоулей).