155. Азот массой m=0,1кг был изобарно нагрет температуры T1=200К до температуры T2=400К. Определить работу А, совершенную газом, полученную им теплоту Q,и изменение U внутренней энергии азота.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи воспользуемся первым законом термодинамики:
Q = ΔU + A,

где Q - полученная газом теплота, ΔU - изменение внутренней энергии газа, A - работа, совершенная газом.

Известно, что газ был изобарно нагрет, поэтому работа, совершенная газом, будет равна:
A = PΔV,

где P - давление газа, ΔV - изменение объема газа.

Так как газ азот находится в замкнутом пространстве, его объем не изменяется, поэтому ΔV = 0 и A = 0.

Зная это, можем переписать уравнение первого закона термодинамики в следующем виде:
Q = ΔU.

Для вычисления изменения внутренней энергии газа воспользуемся соотношением:
ΔU = m C_v ΔT,

где m - масса газа, C_v - удельная теплоемкость при постоянном объеме, ΔT - изменение температуры.

Удельная теплоемкость азота при постоянном объеме равна C_v = 0,743 Дж/(кг*К).

Таким образом, изменение внутренней энергии газа будет равно:
ΔU = 0,1 0,743 (400 - 200) = 0,1 0,743 200 = 14,86 Дж.

Итак, полученная газом теплота будет равна 14,86 Дж, работа, совершенная газом, равна 0, и изменение внутренней энергии газа составляет 14,86 Дж.