Question

В цилиндре под поршнем при комнатной температуре находится 1,6 кг кислорода. Какое количество теплоты при изобарном процессе нужно сообщить газу, чтобы повысить его температуру на 4°С? ответ выразите в килоджоулях (кДж) и округлите до целого числа.

Answer 1

Для решения данной задачи, нам необходимо использовать уравнение состояния идеального газа и формулу определения теплоемкости при изобарном процессе.

1. Определим молярную массу кислорода (О2):
- Молярная масса кислорода (О2) = 16,00 г/моль.

2. Найдем количество молей кислорода:
- Масса кислорода (О2) = 1,6 кг = 1600 г.
- Количество молей кислорода (n) = Масса кислорода (О2) / Молярная масса кислорода (О2) = 1600 г / 32,00 г/моль = 50 моль.

3. Согласно уравнению состояния идеального газа:
PV = nRT,
где P - давление газа, V - объем газа, n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль·К)), T - температура газа (в Кельвинах).

Из условия задачи известно, что процесс происходит при изобарном давлении, а значит, давление газа остается неизменным.

Теперь мы можем использовать формулу определения теплоемкости при изобарном процессе:
Q = nCpΔT,
где Q - количество теплоты, n - количество молей газа, Cp - молярная удельная теплоемкость газа при постоянном давлении, ΔT - изменение температуры.

5. Определим молярную удельную теплоемкость кислорода (О2) при постоянном давлении:
- Cp для кислорода (О2) при постоянном давлении = 29,4 J/(моль·К).

6. Посчитаем количество теплоты, используя формулу:
Q = nCpΔT = 50 моль * 29,4 J/(моль·К) * 4 К = 5880 Дж.

7. Округлим полученный ответ до целого числа, приведя его к килоджоулям:
5880 Дж = 5,88 кДж.

Итак, количество теплоты, которое нужно сообщить газу, чтобы повысить его температуру на 4°С, равно 6 кДж (округлено до целого числа).