Question

если объем гелия m=160г, температура  которого t=27,0С,при изобарном нагревании увеичивается вдвое, то  количество теплоты, необходимое для такого процесса,равно..?

Answer 1

количество теплоты, необходимое для такого процесса,равно
Q=m*C*∆Т=0,16/4*20,79*300 Дж = 249,48 Дж

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем воспользоваться уравнением состояния идеального газа:

PV = nRT,

где: P - давление, V - объем, n - количество вещества (в молях), R - универсальная газовая постоянная, T - температура в абсолютных единицах (Кельвины).

Мы знаем массу гелия (m = 160 г) и его температуру (t = 27,0°C = 300,15 K, так как 0°C = 273,15 K). Чтобы найти количество вещества n, мы можем воспользоваться молекулярной массой гелия и массой:

Молекулярная масса гелия (M) = 4 г/моль (поскольку атом гелия имеет атомный номер 2 и 2 протона, а также 2 нейтрона в ядре).

Теперь мы можем найти количество вещества n, разделив массу на молекулярную массу:

n = m / M = 160 г / 4 г/моль = 40 моль.

Теперь, когда у нас есть количество вещества и начальная температура, мы можем рассчитать начальное давление P1 с использованием уравнения состояния идеального газа:

P1 = (nRT) / V,

где V - начальный объем. Мы знаем, что при изобарном нагревании объем увеличивается вдвое, поэтому V1 = 2V.

P1 = (nRT) / (2V).

Теперь давление увеличивается вдвое, и у нас есть начальное и конечное состояния системы. Мы можем использовать первое начало термодинамики для расчета количества теплоты (Q) для процесса:

Q = ΔU + W,

где ΔU - изменение внутренней энергии системы, а W - работа, совершаемая над системой.

При изобарном процессе ΔU = nCpΔT, где Cp - молярная теплоемкость при постоянном давлении.

Теперь у нас есть все необходимые данные:

• n = 40 моль,
• T1 = 300,15 K (начальная температура),
• P1 = (40 моль * 8,314 Дж/(моль·К) * 300,15 K) / (2V).

Чтобы найти W, нам нужно знать P1 и V1. Так как V1 = 2V, то:

P1 = (40 моль * 8,314 Дж/(моль·К) * 300,15 K) / (2 * V).

Теперь мы можем рассчитать P1:

P1 = (40 * 8,314 * 300,15) / (2 * V) = 4996,28 / V.

Теперь, когда у нас есть P1 и V1, мы можем рассчитать работу W:

W = P1 * (V1 - V) = (4996,28 / V) * (2V - V) = 4996,28 J.

Теперь, когда у нас есть ΔU и W, мы можем найти количество теплоты Q:

Q = ΔU + W = (nCpΔT) + 4996,28 J.

Молярная теплоемкость Cp для гелия близка к 20,78 J/(моль·К). Теперь мы можем рассчитать ΔT:

ΔT = T1 - T0 = 300,15 K - 27,0°C = 300,15 K - 273,15 K = 27,0 K.

Теперь мы можем рассчитать ΔU:

ΔU = nCpΔT = 40 моль * 20,78 J/(моль·К) * 27,0 K = 22362,96 J.

Теперь можем найти Q:

Q = ΔU + W = 22362,96 J + 4996,28 J = 27359,24 J.

Итак, количество теплоты, необходимое для изобарного нагревания гелия массой 160 г при температуре 27,0°C до удвоения объема,