1м3 водорода (н2) при 273 к находится в цилиндрическом сосуде, закрытом сверху легко скользящим невесомым поршнем. атмосферное давление равно 0,96. 105 па. определить, какое количество теплоты потребуется на нагревание водорода до 573 к.
Чтобы решить эту задачу, нам понадобятся следующие понятия и формулы:
1. Уравнение состояния идеального газа: PV = nRT, где P - давление газа в Па, V - объем газа в м^3, n - количество вещества газа в молях, R - универсальная газовая постоянная (R = 8.314 Дж/моль∙К), T - температура газа в К.
2. Первое начало термодинамики: ΔQ = ΔU + ΔW, где ΔQ - изменение теплоты, ΔU - изменение внутренней энергии газа, ΔW - изменение работы.
Теперь перейдем к решению задачи:
Шаг 1: Запишем известные данные:
V = 1 м^3 (объем газа)
P = 0,96∙10^5 Па (давление газа)
T1 = 273 К (начальная температура газа)
T2 = 573 К (конечная температура газа)
Шаг 2: Найдем количество вещества газа:
Используем уравнение состояния идеального газа, чтобы найти количество вещества (n) водорода:
PV = nRT1
n = PV / RT1
n = (0,96∙10^5 Па)(1 м^3) / (8.314 Дж/моль∙К)(273 К)
n ≈ 44 моль
Шаг 3: Найдем изменение внутренней энергии газа:
Из первого начала термодинамики, ΔQ = ΔU + ΔW, мы можем сказать, что ΔW = 0, так как работа, совершаемая газом, равна нулю при постоянном объеме.
Таким образом, ΔQ = ΔU.
ΔQ = nCΔT, где C - молярная теплоемкость газа (для водорода C = 20.8 Дж/моль∙К), ΔT - изменение температуры.
Відповідь:
Пояснення:
Q = ΔU+A
ΔU = 5/2νRΔT
A = pΔV
pV=νRT
ν = pV/RT
pΔV=νRΔT
Q = 7/2νRΔT=7pVΔT/2T
Q = 7*0.96*10⁵*300/2*273=3.692*10⁵Дж