Question

Вцилиндре содержится 2г водорода при нормальных условиях. газ нагревают изобарических до температуры 100 градусов. вычислить количество затраченного тепла и работу расширения.( 2,9 кдж, 0,83 кдж)

Answer 1

Для решения данной задачи нам понадобятся следующие формулы:
1. Формула для вычисления количества затраченного тепла: Q = m * c * ΔT, где Q - количество тепла, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, ΔT - изменение температуры.
2. Формула для вычисления работы расширения: W = P * ΔV, где W - работа расширения, P - давление газа, ΔV - изменение объема газа.

Дано:
Масса водорода (m) = 2 г
Температура до нагрева (T₁) = 0 градусов
Температура после нагрева (T₂) = 100 градусов

Шаг 1: Вычисление количества затраченного тепла (Q):
Для этого нам понадобится удельная теплоемкость водорода (c). По данным таблицы химических величин, удельная теплоемкость водорода при постоянном давлении составляет 14,3 Дж/град.

Q = m * c * ΔT
ΔT = T₂ - T₁ = 100 - 0 = 100 градусов

Q = 2 г * 14.3 Дж/град * 100 градусов = 2860 Дж = 2,86 кДж

Ответ: Количество затраченного тепла составляет 2,86 кДж.

Шаг 2: Вычисление работы расширения (W):
Для начала нам нужно узнать давление газа. Для этого воспользуемся формулой состояния идеального газа: PV = nRT, где P - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа.

Воспользуемся данной формулой для вычисления P:
P₁V₁ = nRT₁, где P₁ - давление до нагрева, V₁ - объем до нагрева, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T₁ - температура до нагрева.

P₂V₂ = nRT₂, где P₂ - давление после нагрева, V₂ - объем после нагрева, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T₂ - температура после нагрева.

Поскольку у нас количество вещества газа (n) не известно, можно сделать предположение, что оно не изменилось. Тогда:
P₁V₁ = P₂V₂

Найдем объем водорода при нормальных условиях. По данным таблицы химических величин, молярная масса водорода (H₂) составляет 2 г/моль.

V₁ = m / M, где V₁ - объем до нагрева, m - масса вещества, M - молярная масса вещества.

V₁ = 2 г / 2 г/моль = 1 моль

Теперь мы можем выразить объем после нагрева:
P₁V₁ = P₂V₂
V₂ = (P₁V₁) / P₂

Поскольку мы знаем, что газ нагревается изобарически, то давление до и после нагрева будет одинаковым, то есть P₁ = P₂. Поэтому:
V₂ = V₁ = 1 моль

W = P * ΔV
Так как P₁ = P₂, то:
W = P₁ * (V₂ - V₁) = P₁ * (1 - 1) = 0

Ответ: Работа расширения составляет 0 кДж (ноль килоджоулей).

Таким образом, решение данной задачи заключается в следующем:
- Количество затраченного тепла составляет 2,86 кДж.
- Работа расширения составляет 0 кДж.