Question

Атомарный азот массой 0,28 кг изобарно нагрели на 100 0С. Работа газа равна… А) 16,6 кДж

Answer 1

19,8 кДж.....,................

Answer 2

Для решения данной задачи, мы можем использовать уравнение для работы газа в изобарном процессе:

\[ W = P \cdot \Delta V \]

где \( W \) - работа газа, \( P \) - давление газа, \( \Delta V \) - изменение объема газа.

Для изобарного процесса, давление газа остается постоянным, поэтому мы можем записать:

\[ W = P \cdot (V_2 - V_1) \]

где \( V_2 \) - конечный объем газа, \( V_1 \) - начальный объем газа.

Мы знаем, что масса атомарного азота равна 0,28 кг. Чтобы найти объем газа, мы можем использовать уравнение состояния идеального газа:

\[ PV = nRT \]

где \( n \) - количество вещества газа, \( R \) - универсальная газовая постоянная, \( T \) - температура газа.

Мы знаем, что азот является одноатомным газом, поэтому количество вещества \( n \) можно найти, используя молярную массу азота:

\[ n = \frac{m}{M} \]

где \( m \) - масса газа, \( M \) - молярная масса газа.

Молярная масса азота \( M \) равна 28 г/моль. Подставляя известные значения, получаем:

\[ n = \frac{0.28 \, \text{кг}}{0.028 \, \text{кг/моль}} = 10 \, \text{моль} \]

Теперь мы можем найти начальный объем газа \( V_1 \), используя уравнение состояния идеального газа:

\[ V_1 = \frac{nRT_1}{P} \]

где \( T_1 \) - начальная температура газа.

Мы знаем, что начальная температура газа равна \( T_1 = 0 \, ^\circ C \), а давление газа остается постоянным, поэтому:

\[ V_1 = \frac{10 \, \text{моль} \cdot 8.31 \, \text{Дж/(моль} \cdot \text{К)} \cdot 273 \, \text{К}}{P} \]

Теперь мы можем найти конечный объем газа \( V_2 \), используя уравнение состояния идеального газа:

\[ V_2 = \frac{nRT_2}{P} \]

где \( T_2 \) - конечная температура газа.

Мы знаем, что конечная температура газа равна \( T_2 = 100 \, ^\circ C = 373 \, \text{К} \), а давление газа остается постоянным, поэтому:

\[ V_2 = \frac{10 \, \text{моль} \cdot 8.31 \, \text{Дж/(моль} \cdot \text{К)} \cdot 373 \, \text{К}}{P} \]

Теперь мы можем найти работу газа:

\[ W = P \cdot (V_2 - V_1) \]

Подставляя значения \( V_1 \) и \( V_2 \), получаем:

\[ W = P \cdot \left(\frac{10 \, \text{моль} \cdot 8.31 \, \text{Дж/(моль} \cdot \text{К)} \cdot 373 \, \text{К}}{P} - \frac{10 \, \text{моль} \cdot 8.31 \, \text{Дж/(моль} \cdot \text{К)} \cdot 273 \, \text{К}}{P}\right) \]

Раскрывая скобки и упрощая, получаем:

\[ W = 10 \, \text{моль} \cdot 8.31 \, \text{Дж/(моль} \cdot \text{К)} \cdot (373 \, \text{К} - 273 \, \text{К}) = 8.31 \, \text{Дж/К} \cdot 10 \, \text{моль} \cdot 100 \, \text{К} \]

Решая данное уравнение, мы получаем:

\[ W = 831 \, \text{Дж} \]

Таким образом, работа газа равна 831 Дж. Ответ А) 16,6 кДж, который был дан в вопросе, не является корректным.