Кислород масса которого 320 г нагревается при постоянном давлении от 100 до 200 °C. Определить работу расширения и изменения внутренней энергии газа.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения данной задачи, нам необходимо знать удельную теплоемкость газа при постоянном давлении (Cp). Для кислорода при постоянном давлении Cp ≈ 1.01 Дж/(г*°C).

Также, нам нужно знать, как изменяется внутренняя энергия и объем газа при изменении температуры.

Рассчитаем работу расширения газа по формуле
A = P * ΔV
где P - постоянное давление
ΔV - изменение объема газа.

Мы знаем, что P = const, поэтому
ΔV = V2 - V1
где V1 - исходный объем газа, V2 - итоговый объем газа.

Найдем изменение внутренней энергии газа
ΔU = n Cp ΔT
где n - количество вещества газа, ΔT - изменение температуры.

Сначала найдем количество вещества газа
m = 320 г
M (молярная масса кислорода) = 32 г/моль.

Тогда n = m / M = 320 г / 32 г/моль = 10 моль.

Теперь можем найти ΔU
ΔT = 200 °C - 100 °C = 100 °C = 100 K.

ΔU = 10 моль 1.01 Дж/(г°C) * 100 °C = 1010 Дж.

Теперь найдем работу расширения
V1 = n RT1 / P
V2 = n RT2 / P
ΔV = n R (T2 - T1) / P
где R (универсальная газовая постоянная) = 8.31 Дж/(мольК).

ΔV = 10 моль 8.31 Дж/(мольК) * 100 K / 1 атм = 8310 Дж.

A = 1 атм * 8310 Дж = 8310 Дж.

Итак, работа расширения газа составляет 8310 Дж, а изменение внутренней энергии газа равно 1010 Дж.