Question

Одноатомный газ гелия массой 5 кг хорошо нагревают на 150 градусов цельсия. Определите теплоту, сообщенную газу. Материальная масса гелия 4 кг/моль.

Answer 1

В дано должна быть универсальная газовая постоянная - R=8,31 Дж/моль×К.

Answer 2

Для определения теплоты, сообщенной газу, можно использовать уравнение теплового баланса:

Q = m * c * ΔT,

где: Q - теплота, сообщенная газу (в джоулях), m - масса гелия (в килограммах), c - удельная теплоемкость гелия (в джоулях на килограмм на градус Цельсия), ΔT - изменение температуры (в градусах Цельсия).

Сначала нужно определить массу гелия в молях, зная его материальную массу. Для этого используем мольную массу гелия:

Мольная масса гелия (M) = 4 кг/моль.

Масса гелия (m) = 5 кг.

Количество вещества (n) = масса гелия (m) / мольную массу гелия (M):

n = 5 кг / 4 кг/моль ≈ 1.25 моль.

Теперь определим удельную теплоемкость гелия (c). Удельная теплоемкость - это количество теплоты, которое нужно сообщить единице массы вещества, чтобы повысить его температуру на 1 градус Цельсия. Для моноатомных газов, таких как гелий, удельная теплоемкость при постоянном объеме (c_v) равна (3/2)R, где R - универсальная газовая постоянная.

R = 8.314 Дж/(моль*К) (приближенное значение).

c_v = (3/2) * R ≈ (3/2) * 8.314 Дж/(мольК) ≈ 12.471 Дж/(мольК).

Теперь рассчитаем теплоту, сообщенную газу (Q):

ΔT = 150 градусов Цельсия.

Q = m * c * ΔT = n * M * c_v * ΔT,

Q = 1.25 моль * 4 кг/моль * 12.471 Дж/(моль*К) * 150 К ≈ 9327.375 Дж.

Таким образом, теплота, сообщенная газу гелия, составляет примерно 9327.375 джоулей.