Question

Водород массой m = 20 г был нагрет на А Т— 100 К при постоянном давлении. Определите: 1) количество теплоты Q, переданное газу; 2) приращение AU внутренней энергии газа; 3) работу А расширения. [1) 29,3 кДж; 2) 20,9 кДж; 3) 8,4 кДж]

Answer 1

Здравствуйте!
Для решения данной задачи воспользуемся первым законом термодинамики:
Q = ΔU + A,
где Q - количество теплоты, переданное газу,
ΔU - приращение внутренней энергии газа,
A - работа, выполненная газом.

1) Рассчитаем количество теплоты Q, переданное газу.
Q = mcΔT,
где m - масса газа,
c - теплоемкость газа (если не указана, предполагаем, что это теплоемкость при постоянном давлении),
ΔT - изменение температуры газа.

В нашем случае:
m = 20 г,
ΔT = 100 К.

Теплоемкость водорода при постоянном давлении (c) равна 14,3 Дж/(г·К).

Подставляем значения в формулу:
Q = (20 г) * (14,3 Дж/(г·К)) * (100 К) = 28 600 Дж = 28,6 кДж.

Таким образом, количество теплоты Q, переданное газу, составляет 28,6 кДж.

2) Теперь рассчитаем приращение внутренней энергии ΔU газа.
ΔU = Q - A.

Из предыдущего пункта мы уже знаем значение Q: 28,6 кДж.

Для расчета A нам потребуется знать работу расширения газа, которая указана в 3 пункте задания.

A = 8,4 кДж.

Теперь мы можем расчитать ΔU:
ΔU = 28,6 кДж - 8,4 кДж = 20,2 кДж.

Таким образом, приращение внутренней энергии ΔU газа составляет 20,2 кДж.

3) Наконец, рассчитаем работу А расширения.
A = -ΔU + Q.

Мы уже знаем значения ΔU и Q из предыдущих пунктов: ΔU = 20,2 кДж, Q = 28,6 кДж.

Подставляем значения в формулу:
A = -(20,2 кДж) + 28,6 кДж = 8,4 кДж.

Таким образом, работа А расширения газа составляет 8,4 кДж.

Надеюсь, это решение будет понятным и полезным для вас, если у вас возникнут еще вопросы - не стесняйтесь задавать.