Упроцесі ізотермічного розширення 10 г азоту, який знаходився при температурі 170°c,було виконано роботу 860 дж. у скільки разів змінився тиск азоту при розширенні?
Посмотрите учебник физики и химии - там дофига чего есть, что основано на том, что вещество состоит из атомов) ) И, как ни странно, всё работает =)
Электролиз, химические реакции, испарение, диффузия (запах распространяется) , растворение, радиоактивный распад, броуновское движение.. . И куча других косвенных свидетельств. Прямые в домашних условиях провести сложно доказательства: камера Вильсона (траектории отдельных атомов, ионов, электронов и т. д.) , ускоритель частиц, электронный микроскоп - это всё недёшево, весьма и весьма...
Первый закон термодинамики является обобщением закона сохранения и превращения энергии для термодинамической системы. Он формулируется следующим образом: Изменение ΔU внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты Q, переданной системе, и работой A, совершенной системой над внешними телами. ΔU = Q – A. Соотношение, выражающее первый закон термодинамики, часто записывают в другой форме: Q = ΔU + A. Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы над внешними телами. Первый закон термодинамики является обобщением опытных фактов. Согласно этому закону, энергия не может быть создана или уничтожена; она передается от одной системы к другой и превращается из одной формы в другую. Важным следствием первого закона термодинамики является утверждение о невозможности создания машины совершать полезную работу без потребления энергии извне и без каких-либо изменений внутри самой машины. Такая гипотетическая машина получила название вечного двигателя (perpetuum mobile) первого рода. Многочисленные попытки создать такую машину неизменно заканчивались провалом. Любая машина может совершать положительную работу A над внешними телами только за счет получения некоторого количества теплоты Q от окружающих тел или уменьшения ΔU своей внутренней энергии.
Применим первый закон термодинамики к изопроцессам в газах.
В изохорном процессе (V = const) газ работы не совершает, A = 0. Следовательно, Q = ΔU = U (T2) – U (T1). Здесь U (T1) и U (T2) – внутренние энергии газа в начальном и конечном состояниях. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры (закон Джоуля) . При изохорном нагревании тепло поглощается газом (Q > 0), и его внутренняя энергия увеличивается. При охлаждении тепло отдается внешним телам (Q < 0).
В изобарном процессе (p = const) работа, совершаемая газом, выражается соотношением A = p (V2 – V1) = p ΔV. Первый закон термодинамики для изобарного процесса дает: Q = U (T2) – U (T1) + p (V2 – V1) = ΔU + p ΔV. При изобарном расширении Q > 0 – тепло поглощается газом, и газ совершает положительную работу. При изобарном сжатии Q < 0 – тепло отдается внешним телам. В этом случае A < 0. Температура газа при изобарном сжатии уменьшается, T2 < T1; внутренняя энергия убывает, ΔU < 0.
В изотермическом процессе температура газа не изменяется, следовательно, не изменяется и внутренняя энергия газа, ΔU = 0.
Первый закон термодинамики для изотермического процесса выражается соотношением Q = A. Количество теплоты Q, полученной газом в процессе изотермического расширения, превращается в работу над внешними телами. При изотермическом сжатии работа внешних сил, произведенная над газом, превращается в тепло, которое передается окружающим телам.
Наряду с изохорным, изобарным и изотермическим процессами в термодинамике часто рассматриваются процессы, протекающие в отсутствие теплообмена с окружающими телами. Сосуды с теплонепроницаемыми стенками называются адиабатическими оболочками, а процессы расширения или сжатия газа в таких сосудах называются адиабатическими.
t = 170°C T = 273+170 = 443 К
T - const
m = 10 г 10·10⁻³ кг
A = 860 Дж
M = 28·10⁻³ кг/моль - молярная масса азота
p₁ / p₂ - ?
Работа при изотермическом процессе:
A = (m/M)·R·T·ln(p₁/p₂)
Для упрощения решения сразу подставляем данные:
860 = (10·10⁻³ / 28 10⁻³)·8,31·443·ln(p₁/p₂)
860 = 1300·ln(p₁/p₂)
ln(p₁/p₂) = 860/1300
ln(p₁/p₂) = 0,66
p₁/p₂ = e^(0,66)
p₁/p₂ ≈ 1,93 раза
ответ: Давление уменьшилось почти в 2 раза