Question

Творческое задание – составить и решить задачу на первый закон термодинамики. Можно составить качественную задачу (придумать свой вопрос и ответить на него).

Answer 1

Задача 1. Пусть азот нагревается при постоянном давлении. Зная, что масса азота m = 280 г, количество затраченной теплоты Q = 600 Дж и удельная теплоёмкость азота при постоянном объёме cv = 745 Дж/(кг • К), определите, на сколько повысилась температура азота. Молярная масса азота М = 0,028 кг/моль. Р е ш е н и е. Согласно первому закону термодинамики Q = ΔU + А'. Изменение внутренней энергии ΔU = cvmΔT. Работа при изобарном процессе А' = pΔV = (m/M)RΔT. Следовательно, Q = mΔT(cv + R/M), откуда :

(см. картинку ниже)

Answer 2

Задача: В закрытой термически изолированной системе находится идеальный газ. Начальная температура газа равна 300 К, а объем составляет 2 литра. Газ подвергается изохорическому процессу, во время которого ему сообщается 500 Дж тепла. Определите конечную температуру газа.

Решение: Используем первый закон термодинамики, который утверждает, что изменение внутренней энергии системы равно разности между суммарным тепловым воздействием на систему и совершенной работой системы.

ΔU = Q - W

В данной задаче газ подвергается изохорическому процессу, что означает, что работа системы равна нулю, так как объем газа остается постоянным.

Таким образом, уравнение первого закона термодинамики можно записать следующим образом:

ΔU = Q

Известно, что изменение внутренней энергии газа связано с его изменением температуры по формуле:

ΔU = n * Cv * ΔT

где n - количество вещества газа, Cv - молярная теплоемкость при постоянном объеме газа, ΔT - изменение температуры.

Так как мы ищем конечную температуру газа, то ΔT будет равно T - T0, где T - конечная температура, T0 - начальная температура.

Теперь мы можем объединить уравнения и решить задачу.

ΔU = n * Cv * (T - T0) = Q

n * Cv * (T - T0) = Q

n * Cv * (T - T0) = 500 Дж

Для решения задачи нам необходимо знать значение молярной теплоемкости Cv и количество вещества газа n. Если эти значения известны, можно подставить их в уравнение и вычислить конечную температуру газа T. Если же эти значения неизвестны, то задача остается нерешенной до получения дополнительных данных.