Объяснение:
Дано:
i = 5 - число степеней свободы молекулярного водорода
T₁ = 290 K
T₂ = 319 K
p₂ = 5,5·10⁴ Па
Q = 37,5 Дж
V - ?
p₁ - ?
1)
Поскольку V - const, то работа газом не совершается:
A = 0
Тогда по первому началу термодинамики:
Q = ΔU + A
Изменение внутренней энергии:
ΔU = Q
При изохорическом процессе:
ΔU = ν·(i/2)·R·ΔT
Число молей:
ν = 2·ΔU / (R·ΔT)
ν = 2·37,5 / (8,31·(319-290)) ≈ 0,311 моль
2)
Тогда из закона Клапейрона-Менделеева:
p₂·V = ν·R·T₂
Объем:
V = ν·R·T₂ / p₂ = 0,311·8,31·319 / (5,5·10⁴) ≈ 0,015 м³ или
V = 15 л
3)
Давление:
p₁ = ν·R·T₁ / V = 0,311·8,31·290 / (0,015) ≈ 50 000 Па
или p₁ = 5·10⁴ Па
Тела состоят из молекул и атомов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Эти молекулы и атомы находятся в постоянном движении и, поэтому обладают кинетической энергией. Сумма кинетических энергий всех молекул дают одну составляющую внутренней энергии. Их взаимное расположение дает еще одну составляющую (потенциальную, ведь они взаимодействуют друг с другом, притягиваясь или отталкиваясь). Следовательно, что бы изменить внутреннюю энергию тела надо менять или скорости молекул, или расстояния между ними. Можно просто нагреть или охладить тело (изменить температуру), можно деформировать, изменить фазовое состояние (твердое тело, жидкость, пар, плазма)
Пусть тело двигалось t секунд, тогда
S₁ = a*t²/2 = 0,5*t²/2 = 0,25*t² м
2)
За время (t-2) тело путь:
S₂ = 0,25*(t-2)² м
3)
За последние две секунды тело путь:
3 = S₁-S₂
3 = 0,25*t² - 0,25*(t-2)²
3=0,25*(t² - (t-2)²)
12 = (t-t+2)*(t+t-2)
12=2*(2t-2)
12=4*(t-1)
t-1 = 12/4
t=1+3
t=4 с
ответ:
Тело двигалось 4 секунды.
Проверим:
S1=0,25*4² = 4 м
S2 = 0,25*2² = 1 м
ΔS = 4-1 = 3 метра!