Question

Срочнооо!!!!Яку роботу виконав водень масою 3кг при ізобарному нагріванні на 10К?

Answer 1

Дано:
M = 0,002 кг/моль - молярная масса водорода
m = 3 кг
p - const
ΔT = 10 K
_______________
А - ?

A = (m/M)*R*ΔT = (3 / 0,002)*8,31*10 ≈ 125 000 Дж   или    125 кДж

Answer 2

Для розв'язання цього завдання, спочатку потрібно з'ясувати, який процес відбувається з воднем.

Якщо водень масою 3 кг нагрівається ізобарно (тобто при постійному тиску), то можемо скористатись першим законом термодинаміки, також відомим як закон збереження енергії:

ΔQ = ΔU + ΔW,

де ΔQ - тепло, подане до системи, ΔU - зміна внутрішньої енергії системи, ΔW - зміна роботи, виконаної системою.

Оскільки маємо умову ізобарного нагрівання, ΔW дорівнює роботі, яку виконує газ протягом процесу. Ця робота може бути знайдена як:

ΔW = P * ΔV,

де P - тиск, під яким відбувається процес, ΔV - зміна об'єму системи.

Для ізобарного процесу тиск залишається постійним, тому можемо записати:

ΔW = P * ΔV = P * (V_кінець - V_початок).

Тепер, якщо ми знаємо, що температура змінилася на 10 К, ми можемо використати ідеальний газовий закон для водню:

PV = nRT,

де P - тиск, V - об'єм, n - кількість речовини в молекулах (у молах), R - універсальна газова стала, T - температура в Кельвінах.

Зміна температури ΔT = 10 K.

Так як маса водню (m) дорівнює 3 кг, то нам потрібно знайти кількість речовини (n) у молекулах. Для цього можемо скористатись масою молекули водню (m_H2) та масою одного мола водню (M_H2).

n = m / M_H2.

Маса молекули водню (m_H2) приблизно дорівнює 2 г/моль, а маса одного мола водню (M_H2) дорівнює приблизно 2 г/моль. Тоді:

n = 3 кг / 2 г/моль ≈ 1500 моль.

Тепер, коли у нас є кількість речовини, можемо знайти початковий об'єм V_початок, використовуючи ідеальний газовий закон:

V_початок = nRT_початок / P.

Аналогічно, можемо знайти кінцевий об'єм V_кінець:

V_кінець = nRT_кінець / P.

Тепер можемо знайти зміну об'єму ΔV:

ΔV = V_кінець - V_початок.

Знаючи зміну об'єму та тиск, можемо знайти роботу, виконану системою:

ΔW = P * ΔV.

Отже, процесом ізобарного нагрівання водню масою 3 кг при температурній зміні на 10 K виконана робота дорівнює ΔW.