Question

При сообщении некоторого количества теплоты углекислый газ массой m = 15,6г при постоянном давлении переходит из
одного состояния в другое так, что его температура меняется с
Т1 = 445 К до Т2 = 625 К. Чему равно приращение энтропии в этом
процессе?

Answer 1

Для решения этой задачи воспользуемся формулой для изменения энтропии в процессе, при котором количество переданной теплоты равно q:

ΔS = q / T

где ΔS - изменение энтропии, q - количество переданной теплоты, T - температура.

Для начала определим количество переданной теплоты. Углекислый газ, осуществляя работу при изменении температуры, получает или отдает теплоту. В данном случае количество переданной теплоты не указано, поэтому мы можем сделать предположение о том, что теплота передается газу. В этом случае ΔS будет положительным.

Также нам известна масса газа m = 15,6 г, начальная температура T1 = 445 К и конечная температура T2 = 625 К.

Для определения переданной теплоты воспользуемся формулой:

q = m * c * ΔT

где q - количество переданной теплоты, m - масса газа, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.

Удельная теплоемкость (теплоемкость единицы массы) углекислого газа при постоянном давлении считается по формуле:

c = 7R/2

где R - универсальная газовая постоянная, примерное значение которой равно 8,314 Дж/(моль·К).

ΔT = T2 - T1

ΔT = 625 К - 445 К

ΔT = 180 К

Теперь, подставив все значения в формулу для передачи теплоты, мы можем посчитать количество переданной теплоты q:

q = m * c * ΔT

q = 15,6 г * (7R/2) * 180 К

q = (15,6 г * 7 * 8,314 Дж/(моль·К) / 2) * 180 К

q ≈ 5779,94 Дж

Теперь, используя значение переданной теплоты q и изначальные температуры, мы можем определить изменение энтропии ΔS:

ΔS = q / T

ΔS = 5779,94 Дж / 445 К

ΔS ≈ 13,0 Дж/К

Итак, изменение энтропии в этом процессе при передаче некоторого количества теплоты составляет примерно 13,0 Дж/К.