Question

Какую работу совершает углекислый газ массой 300г,который находится в цилиндре под тяжелым поршнем. Газ нагревается на 90К.

Answer 1

М(СО₂)=0,044 кг/моль.
Так как поршень тяжелый, то давление не меняется Р=const, значит процесс изобарного нагревания газа.
В первом состоянии:PV₁=mRT₁/M
Во втором состоянии (после нагревания): PV₂=mRT₂/M.
Если из второго уравнения вычесть первое, получим : P(V₂-V₁)=mR(T₂-T₁)/M,
так как работа А=РΔV, то А=mRΔT/M 
А=0,3 *8,31 *90/0,044 = 5099,3 Дж

Answer 2

Углекислый газ (CO2) в данной системе совершает работу при нагревании на 90 К, предполагая, что процесс происходит при постоянном объеме газа (изохорический процесс).

Для изохорического процесса, работа (W) совершаемая газом, определяется следующим образом:

W = n * Cv * ΔT

где: n - количество вещества газа (в молях) Cv - мольная теплоемкость газа при постоянном объеме ΔT - изменение температуры (в Кельвинах)

Первым шагом нужно выразить количество вещества газа (n) через его массу и молекулярную массу (M):

n = m / M

где: m - масса газа (в килограммах или граммах) M - молекулярная масса углекислого газа (приближенно 44,01 г/моль)

Для CO2: M = 44,01 г/моль

Теперь, определим работу, учитывая, что масса газа составляет 300 г (0,3 кг), а температура увеличивается на 90 К:

n = 0,3 кг / 44,01 г/моль ≈ 0,00682 моль

Теперь нам понадобится мольная теплоемкость газа при постоянном объеме (Cv) для CO2. Приближенное значение Cv для двуокиси углерода при комнатной температуре составляет около 0,655 кДж/(моль * К).

Теперь можем рассчитать работу:

W = 0,00682 моль * 0,655 кДж/(моль * К) * 90 К ≈ 0,4176 кДж

Таким образом, углекислый газ совершает работу около 0,4176 кДж при нагревании на 90 К при постоянном объеме.