Question

газ при нормальном давлении занимал объем в 30 литров. после того как газ изотермически сжали, его объем уменьшился до 15 л. Если при этом процессе газ потерял 20 кДж теплоты, тогда определите работу внешних сил и найдите конечное давление газа ​

Answer 1

Дано:

р1 = 10⁵ Па

V1 = 30 л

V2 = 15 л

Q = 20 кДж

р2 - ?

Решение:

Второй закон термодинамики для изотермического процесса:

Q = A' + dU = A' + 0 = A'

Газ отдал тепло, значит Q будет со знаком "минус". Кроме того газ сжался, то есть совершил отрицательную работу, следовательно уравнение второго начала термодинамики для процесса будет выглядеть так:

-Q = -A'

Если газ совершил отрицательную работу, то внешние силы совершили положительную работу, причём равную по модулю:

|-А'| = |А| = 20 кДж

Найдём конечное давление из закона Бойля-Мариотта:

p1V1 = p2V2; T = const.

p2 = p1V1/V2 = 10⁵*30/15 = 10⁵*2 = 2*10⁵ Па = 200 кПа

Значения объёмов (литры) можно не переводить в СИ, т.к. результат отношения V1/V2 получается одним и тем же.

Ответ: 20 кДж, 2*10⁵ Па (200 кПа).

Answer 2

Для решения данной задачи, можно использовать уравнение идеального газа: PV = nRT, где P - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества газа (количество молей), R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа в абсолютной шкале.

Для решения задачи, нужно определить начальное и конечное состояния газа.

Из условия задачи известно, что начальный объем газа V1 = 30 литров и конечный объем газа V2 = 15 литров. Также известно, что процесс сжатия газа был изотермическим, т.е. температура газа не изменилась. Из этого следует, что начальное и конечное давление газа равны (из уравнения идеального газа PV = nRT): P1V1 = P2V2

Теперь нам нужно определить количество вещества газа n. Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа: PV = nRT n = PV / RT

Температура газа не изменилась, поэтому можно использовать начальное состояние газа для определения количества вещества газа: n = P1V1 / RT

Теперь можно рассчитать количество работы, совершенной внешними силами над газом при его сжатии. Работа определяется по формуле: W = P∆V где P - среднее давление газа при сжатии (можно считать равным конечному давлению газа), ∆V - изменение объема газа (V2 - V1).

Таким образом, для решения задачи нужно выполнить следующие шаги: 1. Найти количество вещества газа n с использованием уравнения PV = nRT. 2. Рассчитать работу W, используя формулу W = P∆V, где P - среднее давление газа при сжатии (конечное давление газа), ∆V - изменение объема газа (V2 - V1). 3. Определить конечное давление газа P2, используя уравнение P1V1 = P2V2.

После выполнения этих шагов, можно получить ответ на задачу.