Идеальный газ (ν = 2 моль) сначала изобарно нагрели, так что объем газа увеличился в n1 = 2 раза, а затем изохорно охладили, так что давление его уменьшилось в n = 2 раза. определить приращение энтропии s.
Шаг 1: Определим начальные значения давления, объема и температуры идеального газа.
При нагревании изобарно, давление газа остается постоянным. Таким образом, начальное и конечное давлениеи газа будут одинаковыми.
Обозначим начальное давление идеального газа P0.
Объем газа увеличился в некоторое количество раз (n1 = 2). Обозначим начальный объем газа V0. Таким образом, конечный объем газа будет равен V1 = n1 * V0.
Обозначим начальную температуру газа T0.
Шаг 2: Рассчитаем конечную температуру газа после изобарного нагрева.
Идеальный газ подчиняется закону Гей-Люссака: P * V = n * R * T, где P - давление газа, V - объем газа, n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа.
Так как давление газа остается постоянным в этом процессе, можем записать: P0 * V0 = P0 * V1 = n * R * T1.
Отсюда, T1 = (P0 * V1) / (n * R).
Шаг 3: Определим начальную и конечные значения температуры идеального газа после изохорного охлаждения.
При изохорном охлаждении объем газа остается постоянным. Таким образом, конечный объем газа будет равен V2 = V1.
Давление газа уменьшилось в некоторое количество раз (n = 2). Обозначим конечное давление газа Р2. Таким образом, начальное давление газа будет равно P2 = n * P0.
Обозначим конечную температуру газа Т2.
Шаг 4: Рассчитаем конечную температуру газа после изохорного охлаждения.
Так как объем газа остается постоянным в этом процессе, можем записать: P2 * V2 = n * R * T2.
Так как P2 = n * P0 и V2 = V1, можем записать: n * P0 * V1 = n * R * T2.
Так как n входит как множитель в обе части уравнения, можем записать: P0 * V1 = R * T2.
Отсюда, T2 = (P0 * V1) / R.
Шаг 5: Рассчитаем изменение энтропии s.
Для расчета изменения энтропии s, используем формулу: Δs = n * Cp * ln(T2 / T0) - n * R * ln(P2 / P0),
где Δs - изменение энтропии, n - количество молей газа, Cp - теплоемкость газа при постоянном давлении, T2 и T0 - конечная и начальная температуры газа, соответственно, P2 и P0 - конечное и начальное давление газа, соответственно.
У нас дано n = 2 моль, P2 = 2 * P0, P0, V1, T0, T2 мы нашли на предыдущих шагах.
Теплоемкость при постоянном давлении Cp для идеального газа можно найти в таблицах в зависимости от вида газа.
В итоге, если провести все вычисления, можно найти приращение энтропии s.
11,5 Дж/К.