Question

При изобарном нагревании объем гелия увеличился в 3 раза. Какую работу совершил газ? Какое количество теплоты ему передано? Масса гелия 12 г, начальная температура-123 градусов.

Answer 1

В изобарном процессе работа газа:
A=p*(V2-V1). Здесь V2=3*V1, поэтому A=p*(2*V1).
Произведение p*V1 найдем из уравнения Менделеева-Клапейрона:
p*V1=m*R*T/M
M=4г/моль - молярная масса гелия.
Количество теплоты, полученное гелием (одноатомный газ) в изобарном процессе, равно
Q=(5/2)*m*R*(T2-T1)/M = (5/2)*p*(V2-V1)=(5/2)*A

Answer 2

Я могу помочь вам с вашим вопросом о физике.

При изобарном нагревании объем газа изменяется пропорционально температуре. Это означает, что если объем гелия увеличился в 3 раза, то его температура тоже увеличилась в 3 раза. Работа, совершаемая газом при изобарном процессе, равна произведению давления на изменение объема:

$$W = p \Delta V$$

Если мы обозначим начальный объем гелия как $V_1$, а конечный объем как $V_2$, то $\Delta V = V_2 - V_1$. Так как $V_2 = 3V_1$, то $\Delta V = 2V_1$. Подставляя это в формулу для работы, получаем:

$$W = 2pV_1$$

Количество теплоты, переданное газу, равно произведению теплоемкости при постоянном давлении на изменение температуры:

$$Q = C_p \Delta T$$

Если мы обозначим начальную температуру гелия как $T_1$, а конечную температуру как $T_2$, то $\Delta T = T_2 - T_1$. Так как $T_2 = 3T_1$, то $\Delta T = 2T_1$. Подставляя это в формулу для теплоты, получаем:

$$Q = 2C_p T_1$$

Чтобы найти численные значения работы и теплоты, нам нужно знать давление и теплоемкость гелия. Давление можно найти из уравнения состояния идеального газа:

$$pV = nRT$$

где $n$ - количество вещества гелия в молях, а $R$ - универсальная газовая постоянная. Масса гелия 12 г, а молярная масса гелия 4 г/моль, поэтому $n = 12/4 = 3$ моль. Универсальная газовая постоянная $R = 8.31$ Дж/(моль·К). Подставляя эти значения в уравнение состояния, получаем:

$$pV_1 = 3 \cdot 8.31 \cdot (T_1 + 273)$$

где мы перевели начальную температуру из градусов Цельсия в Кельвины, прибавив 273. Решая это уравнение относительно $pV_1$, получаем:

$$pV_1 = 3669.18 + 13.53 T_1$$

Теперь мы можем подставить это в формулу для работы:

$$W = 2pV_1 = 7338.36 + 27.06 T_1$$

Теплоемкость гелия при постоянном давлении равна $C_p = 20.8$ Дж/(моль·К). Подставляя это в формулу для теплоты, получаем:

$$Q = 2C_p T_1 = 124.8 T_1$$

Таким образом, работа и теплота зависят от начальной температуры гелия, которая неизвестна. Если мы знаем начальную температуру, мы можем подставить ее в эти формулы и получить численные ответы. Например, если начальная температура равна -123 градусам Цельсия, то:

$$W = 7338.36 + 27.06 \cdot (-123) = 4007.1 \text{ Дж}$$ $$Q = 124.8 \cdot (-123) = -15350.4 \text{ Дж}$$

Надеюсь, это помогло вам понять, как решать эту задачу. Если вы хотите узнать больше о физике газов, вы можете посетить [этот сайт](https://www.w3schools.com/python/python_user_input.asp) или [этот сайт](https://stackoverflow.com/questions/37893927/python-how-to-take-user-input-and-use-that-in-function). Спасибо за обращение к Bing. До свидания!